Cemagref Gabions_Rapport Experimental 01_04

Version provisoire 5/04/04

Essais pseudo-statiques sur gabions

Rapport dtaill des exprimentations de janvier 2004

S. LAMBERT

Dernire impression le 05/04/2004 15:29


1. Introduction ..................................................................................................... 1

2. Matriaux soumis essai.................................................................................. 2 2.1. Cages................................................................................................................... 2 2.2. Matriau de remplissage....................................................................................... 2

3. Dispositif exprimental et matriel de mesure .................................................. 6 3.1. Dispositif exprimental......................................................................................... 6

a) Presse .................................................................................................................................. 6 b) Plaques de chargement et plaques support .......................................................................... 6 c) Dispositif de confinement .................................................................................................... 7

3.2. Matriel de mesure............................................................................................... 8 a) Mesure des dplacements .................................................................................................... 8 b) Camras numriques............................................................................................................ 8

4. Protocole exprimental rsum ...................................................................... 10 4.1. Prparation des cellules ...................................................................................... 10 4.2. Mise en place ..................................................................................................... 10 4.3. Conduite des essais............................................................................................ 11 4.4. Examen aprs essai ............................................................................................ 11 4.5. Exploitation des donnes.................................................................................... 12

5. Rsultats ........................................................................................................ 13 5.1. Essais prliminaires ............................................................................................ 13 5.2. Essais sur cellules 500 non confines ................................................................. 13 5.3. Essais sur cellules 500 confines ........................................................................ 16 5.4. Essais sur cellules 1000 non confines ............................................................... 18 5.5. Essais sur cellules 300 non confines ................................................................. 19 5.6. Observations complmentaires ........................................................................... 20

a) Droulement de lessai ....................................................................................................... 20 b) Sollicitations sur le grillage ................................................................................................ 21 c) Etat des lments ............................................................................................................... 22 d) Dformation des faces........................................................................................................ 23

6. Rsultats secondaires ..................................................................................... 24 6.1. Modules ........................................................................................................... 24 6.2. Estimation du k0 ................................................................................................. 24 6.3. Variation du volume ........................................................................................... 24 6.4. Elasticit des cellules .......................................................................................... 25

7. Interprtation discussion ............................................................................. 26 7.1. Influence de la porosit ...................................................................................... 26 7.2. Influence de la granulomtrie ............................................................................. 26 7.3. Influence de larrangement ................................................................................. 27 7.4. Fonctionnement du grillage ................................................................................ 27

Rapport dtaill des exprimentations de janvier 2004 Thse S. Lambert - Dernire impression le 05/04/2004 15:29 ;


Prambule : Ce document vi e en p emier lieu consigner tout ce qui a pu re not, observ, constat lors des essais aussi bien pou ce qui concerne le matriel, le matriaux que le comportement des gabions e le dpouillement des donnes. Il est trs dtaill.

s r tr s

t 1. Introduction

Cette campagne dessai est la premire conduite dans le cadre du travail de thse de S. Lambert. Lchelle concerne par ces essais est la cellule. Les cellules objet de cette campagne taient cubiques et darrte 300, 500 et 1000 mm. Remplies de concass de carrire, confines ou non, ces cellules sont soumises des essais pseudo-statiques vitesse de compression constante. Lors de lessai on sintresse au comportement global de la cellule (dformations verticales et latrales en fonction de la force applique) ainsi qu celui de lenveloppe (dformation du grillage) et au matriau de remplissage.

Par rapport lobjectif plus global visant caractriser la capacit dabsorption de lnergie reue

par les gabions, cette campagne dessai vise principalement la comprhension phnomnologique du comportement de la cellule sous charge uniforme avec pour corollaire lidentification des variables gouvernant la rsistance des gabions.

Ces essais pseudo-statiques nont pas pour objectif de simuler ce qui se passe lors dun impact ; il nest donc pas indispensable que les conditions dessais soient proches des celles rencontres lors dun impact.

Par rapport au travail de thse de D. Bertrand, lobjectif est de fournir des donnes de calage pour

un modle de comportement, suivant un chemin de dformation bien dfini. Cette campagne a un caractre exploratoire tant pour ce qui concerne la mthode que le

comportement des cellules. Dans un premier temps il a fallu affiner la mthode exprimentale en fonction du comportement observ lors des premiers essais. Par la suite, la campagne a t mene en fonction des observations faites lors des essais de caractrisation : le programme prvisionnel initial na pas t suivi de manire stricte mais a t adapt continuellement en suivant des axes prioritaires de travail.

La campagne dessais sest droule au mois de janvier 2004, lIUT Gnie civil, avec pour support

un groupe dtudiants (L. PAUZIE, D. BOUCHET et P. BORREL) encadrs par O. Pl et S. Lambert et avec laide technique de Alain Petronne.

Au total, 14 essais ont t effectus. Ils sont lists dans le tableau ci-dessous, dans lordre

chronologique de ralisation : Nbre dessais Objectif 3 Etablissement du protocole essais prliminaires 4 Caractrisation de cellules 500, non confines 2 Caractrisation de cellules 500 confines 2 Caractrisation de cellules 1000 non confines 3 Caractrisation de cellules 300 non confines

Rapport dtaill des exprimentations de janvier 2004 Thse S. Lambert - Dernire impression le 05/04/2004 15:29 ; 1


2. Matriaux soumis essai

2.1. Cages Les caractristiques des 14 cages utilises sont prcises dans le tableau ci-dessous.

Essai Dimensions des

cellules(1) Taille de maille

(largeur/hauteur(2) en mm) Diamtre de

fil (mm) Etablissement du protocole (essais 1 3)

500 * 500 * 500 mm 80*120 2.7

Caractrisation cellule non confine (essais 4 7)

500 * 500 * 500 mm 80*120 2.7

Caractrisation cellule confine (essais 8 9)

500 * 500 * 500 mm 80*120 2.7


1000 * 1000 * 1000 mm 80*120 2.7


1000 * 1000 * 1000 mm 60*80 2.2

(1) Les dimensions exactes des cages savrent tre diffrentes de celles attendues. En hauteur, celles-ci sont plus grandes mais les autres arrtes sont un peu plus courtes. A final, le volume des cellules est plus grand que celui attendu. (2) La hauteur ici donne est la hauteur observe, elle est indicative et ne correspond pas aux donnes de production.

2.2. Matriau de remplissage Le matriau de remplissage utilis est un concass de carrire de calcaire Urgonien. Sa densit

est de 2,64. Les caractristiques mcaniques de la roche sont prsentes dans la figure ci-dessous.

Essai de compression

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-500 0 500 1000 1500 2000

Dformation (10-6)

Con

trai

nte

(MPa

)

Dformation radiale

c = 89.6 MPaE = 57700 MPa = 0.19

Dformation axiale

Figure 1 : caractristiques mcaniques de la roche constitutive du matriau de remplissage

Les cailloux taient relativement propres, ils ntaient recouverts que par endroit dune couche

sableuse. Ils taient secs lors des essais.



Le matriau livr avait une granulomtrie allant denviron 50 300 mm, mais contenait assez peu dlments de taille suprieure 250 mm.

Pour les essais sur cellules 500 et 300 les dimensions de chaque lment utilis ont t mesures suivant 3 axes. Les mesures, faites 5 mm prs suivant le principe ci-dessous illustr pour deux axes, donnaient trois valeurs : mini, intermdiaire et maxi.

Les lments sont de forme assez rgulire comme il en ressort du tableau ci-dessous,

prsentant les donnes relatives aux lments constituant remplissant le gabion 4 (115 lments).

Dimension Mini. Interm. Maxi. Moyenne 76,4 106,2 139,5 Ecart-type 25,7 29,5 43,7

Cest la dimension intermdiaire qui est retenue pour valeur de taille du granulat. Celle-ci est

sensiblement suprieure la valeur que lon pourrait obtenir par tamisage.

Les critres de prparation des chantillons taient que llment le plus petit devait tre de taille suprieure la largeur de la maille (soit 60 mm pour les essais sur cages 300 et 80 pour les autres) et la taille de llment le plus gros devait tre infrieure un tiers de larrte de la cage et 250 mm, soit 100, 170 et 250 mm respectivement pour les cages 300, 500 et 1000.

On notera que la valeur minimale de la taille du granulat retenue pour ces essais ne respecte

pas le critre propos par la norme, savoir que celle-ci doit tre suprieure 1,4 fois la largeur de la maille.

Les trois figures suivantes prsentent la taille des lments contenus dans les chantillons utiliss pour les diffrents essais (except sur cellules 1000). Elles permettent notamment de constater que les critres relatifs la taille des lments taient assez bien respects. (Les lments de trop petite taille ntaient pas placs sur les faces).



Dimension des granulats - cellules 500 non confines

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103

109

Dim

ensi

on (m

m)

Gabion 4Gabion 5Gabion 6Gabion 7

Dimension des granulats - cellules 500 confines

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103

Dim

ensi

on (m

m)

Gabion 8

Gabion 9

Dimension des granulats - cellules 300 non confines

40

50

60

70

80

90

100

110

120

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86

Dim

ensi

on (m

m)

Gabion 12

Gabion 13

Gabion 14

Figure 2 : Taille des lments du matriau de remplissage des diffrents essais

Les matriaux des essais 4 et 6 dune part et 5 et 7 dautre part sont trs proches : en effet, le

mme matriau a t rutilis dun essai lautre aprs avoir remplac les lments briss.

La granulomtrie du matriau de lessai 14 a t dlibrment rduite par rapport aux essais 12 et 13. En effet, il tait visuellement vident quavec les critres prcdemment voqus la granulomtrie obtenue tait globalement plus grosse relativement la taille de la cellule que pour les essais sur cellules 500. Ceci est notamment confirm par le nombre dlments de ces cellules qui est



deux fois plus faible que celui des cellules 500. La cellule 14 a ainsi t remplie dlments principalement dans la plage 60-80, dont le nombre est proche de celui des cellules 500.

Le matriau de remplissage des cellules 1000 est trs proche de celui utilis pour les cellules 500, mais contient quelques lments denviron 250 mm de dimension. Pour les essais sur cellules 1000, le mme matriau de remplissage a t utilis dun essai lautre en remplaant les lments briss.

Dans les limites de la mthode de mesure on peut constater (cf. figure suivante) que le rapport entre la plus grande dimension et la plus petite est assez constant sur la plage de taille de granulats de ltude et est comparable dun chantillon dlments lautre.

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

50 70 90 110 130 150 170Taille de l'lment (mm)

Dim

ensi

on m

axi /

dim

ensi

on m

ini Cellule 14

Cellule 12Cellule 4

Figure 3 : lancement des lments selon leur dimension

On notera enfin que, dans la pratique, il est dusage de combler les vides par des lments de

plus petite taille (infrieurs la taille des mailles). Cela na pas t fait ici, sauf en surface pour uniformiser la surface de contact. Cette pratique de terrain a certainement une incidence sur la porosit et est susceptible de modifier le comportement mcanique de la cellule.



3. Dispositif exprimental et matriel de mesure

3.1. Dispositif exprimental La figure ci-dessous prsente les grandes lignes du dispositif exprimental dont les lments

sont dtaills ci-aprs.

PistonPlaque de

chargement

Plaque support

Cellule (chantillon)

Figure 4 : dispositif exprimental principe gnral

a) Presse La presse utilise a une capacit de 75 tonnes. Elle est asservie en dplacement pour une

course maximale de 200 mm, limite pour les essais 150 mm. La prcision de la cellule de charge est de +/- 0.5%. Les informations provenant du capteur de dplacement ne sont pas exploites.

b) Plaques de chargement et plaques support Les plaques support ont pour principal objectif de permettre une prparation des cellules puis

leur transport et positionnement sous la presse. Les plaques de chargement ont t conues pour permettre lapplication dun chargement uniforme sur toute la face suprieure de lchantillon, sans dformation.

Pour les cellules 500 et 1000 la plaque support est une plaque de 1 m et de 10 mm

dpaisseur soude 4 poutres en U de 80 mm de haut et espaces rgulirement. Pour les cellules 300, la plaque support est une plaque de 500*500 mm et de 10 mm dpaisseur.

Pour les cellules 1000, la plaque de chargement est constitue dune plaque de 1 m soude

4 poutres en U de 80 mm de haut poss sur une plaque de 1 m et de 10 mm dpaisseur (voir ci-dessous). Pour les cellules 500 et 300, la plaque de chargement est une plaque de 500*500 mm et de 10 mm dpaisseur.



Pour ces diffrentes fonctions, plusieurs plaques sont notre disposition :

- 2 plaques de 1 m avec poutres soudes (le soudage a induit une dformation de la plaque), - 1 plaque de 1 m, - 1 plaque de 500*500 mm.

A noter quun calcul simplifi pour les cellules 1000 (poutre sur deux appuis charge sous 7

tonnes en son centre) montre que la contrainte maximale est bien infrieure la limite lastique. De plus, la flche reste trs faible.

Le transfert de charge entre le piston de la presse et la plaque de chargement est assur par simple contact entre le piston et la plaque. Les essais prliminaires ont montr que les tassements diffrentiels taient trop important pour permettre de conduire un essai en prsence dune rotule ou de tout autre lment (capteur de force) crant un effet rotule.

Au-dessus de la cellule on dispose la plaque de chargement mais galement des plaques de

rhausse, et ce notamment pour les cellules 500. Le poids total ainsi pos sur la cellule avant essai variait de 0,2 kN pour les cellules 300 2 kN pour les cellules 1000. Cette surcharge est nglige dans les calculs.

Les plaques support utilises pour les cellules 500 et 1000 taient bombes du fait de la

soudure des U. La rduction de flche lors des essais a t prise en compte. La rponse la charge de chacune des deux plaques support de 1m a t mesure la fois

lors des essais 5 et 6 et lors dessais spcifiques, sans gabion, effectus entre lessai 11 et lessai 12. Les rsultats obtenus sont entachs derreurs lies :

- au fait que les plaques ont t endommages au fil de la campagne et notamment lors des essais 9 et 10 o des forces trs leves ont t atteintes.

- au fait que les mesures mettent en relation la dforme avec la force applique sur le gabion, et non avec la contrainte applique sur la plaque elle-mme. Or, la contrainte rellement transmise la plaque par le gabion, et plus prcisment sa rpartition, est inconnue.

c) Dispositif de confinement Le confinement des cellules est assur par ceinturage, laide de cadres forms de poutres en

U de 80 mm de haut, placs horizontalement et rendus solidaires par boulonnage.



Pour les cellules 500, 3 cadres sont utiliss. Lespacement entre ces cadres de ceinturage est maintenu constant la mise en uvre et lors de lessai par interposition de cales en bois de 100 mm.

3.2. Matriel de mesure

a) Mesure des dplacements Les dplacements verticaux et latraux sur 2 faces ont t mesurs laide de capteur LVDT

longue course. Les courses de ces capteurs sont de 6 et 16 cm respectivement pour les capteurs latraux et le capteur vertical.

Les capteurs de dformation latrale ont t positionns au centre de deux faces contigus dans le cas des cellules 300 et 500, et au centre de deux faces opposes dans le cas des cellules 1000. Ils viennent sappuyer, dans le cas des cellules non confines, sur une plaque de plexiglas denviron 80*80 mm rendue solidaire du grillage. Pour les cellules confines, les capteurs ont pour point dappui le milieu de la poutre de mi-hauteur.

Le capteur vertical est solidaire du bti de la presse et vient sappuyer directement sur la plaque de chargement, environ 15 cm du centre de celle-ci (les mesures peuvent donc tre affectes en cas de perte dhorizontalit de celle-ci)

Ces 3 LVDT sont relis leurs botiers dalimentation et un botier dacquisition qui envoie les donnes un ordinateur, qui enregistre les donnes une frquence dchantillonnage de 1 Hz.

Il est noter que la course a souvent t insuffisante lors des essais : il fallait alors dplacer le

capteur. De plus, du fait dun dfaut de paramtrage de la chane, certains enregistrements taient temporairement inverss.

La rduction de flche au milieu de la plaque de chargement lors des essais a t mesure laide dun capteur de dplacement aiguille.

Figure 5 : mesure des dplacements latraux de la cellule et de la flche de la plaque support (cellule 500 en cours dessai)

b) Camras numriques Des camras numriques ont t utilises pour visualiser les dformations de la cellule, du

grillage, ainsi que les dplacements des lments. Un traitement dimage est envisag pour caractriser ces dplacements.

Ces camras filment 25 images/ seconde, en grand angle et avec une rsolution de 330 000

Pixels.



Des essais pralables ont t faits pour sassurer des limites de ces camras. Les effets doptique tendent dformer limage en barillet. La dformation est visible sur limage entire, mais la rsolution lcran ne permet pas de quantifier cette dforme. Lexprience a t ralise en filmant un tableau rectangulaire (1m*0.8m) 2 et 3m.

A 2 m on ne distingue pas vraiment les torsades du grillage et les caractres sur la rgle (4 mm de haut) sont illisibles. Le grillage est surtout visible par ses reflets. Limage est plus sombre en automatique.

Lorsque lon filme une surface de 1 m, il est ncessaire davoir un trait denviron 1 mm de largeur pour en avoir une image nette (pour les quadrillages et mires). Nanmoins, ce trait bave. La mesure des dplacements, dans ces conditions, ne semble pas pouvoir donner des valeurs fiables en dessous de 5 mm (limprcision sur le reprage du trait au niveau des points fixes et points mobiles est de lordre de 2 mm).

Les camras sont utilises en automatique. Sur lessai 7, deux camras ont t places 1 mtre de distance normalement aux faces

opposes aux mesures de dformation. Cette disposition permet davoir accs des informations relatives la dforme des faces (vue de profil)

Pour lessai 11, une seule camra a t utilise (impossibilit de positionner deux camras normalement deux faces contigus compte tenu du positionnement de la cellule sous la presse).



4. Protocole exprimental rsum Ce protocole est celui qui a t dfini aprs la premire srie dessais.

4.1. Prparation des cellules Les cages sont confectionnes en respectant les recommandations du fabricant. Elles sont

montes sans tirants. Pralablement leur remplissage, les cages 500 et 1000 destines aux essais non confins

sont respectivement insres dans un coffrage en bois et dans le cadre de montage fourni par le fabricant afin de limiter les dformations lors du remplissage. Les dimensions intrieures des botes 500 taient 500*500*500 mm. Les cadres de confinement avaient pour dimensions intrieures mesuraient 980*980*1010 mm.

Les cellules 500 destines aux essais confins sont enfermes dans les cadres de confinement avant remplissage. (en fait, pour la cellule 8, on a constat une remonte des lments la fermeture des cadres, aussi le cadre a t mis avant remplissage pour la cellule 9).

Le matriau de remplissage (tel que dfini au chapitre 2.2) est mis en place manuellement, lment par lment, en respectant les principes suivants :

- pas dlment sur tranche, - lments sur face bien en contact du grillage (pas de vide important), mais pas dassemblage

optimis de type maonnerie, - arrangement au mieux des lments sur chaque niveau, - homognit de la rpartition des lments, - porosit finale entre 35 et 40 %, en considrant que les cages ont les dimensions idales, (

titre indicatif, le poids des cellules pour une porosit de 40 % est denviron 50, 200 e 1600 Kg respectivement pour les cellules 300, 500 et 1000),

- ajout dlments de plus petite taille pour galiser la surface de chargement, soit environ 5 kg sur les cellules 500 (non pris en compte dans la calcul de porosit). Dans la pratique, on constate que lon trouve des lments plutt gros sur les faces.

Les cages sont fermes aprs remplissage avant de retirer le coffre/le cadre de montage et

parfois, aprs mise sous pr-chargement.

4.2. Mise en place Selon la taille des cellules, il est ncessaire de rehausser ou dabaisser le niveau de la plaque

support. (avec des dalles de bton). On ajuste la distance entre le piston et la plaque de chargement laide dune rallonge ou de plaques paisses.

Linstrumentation est positionne. Sur lessai 7 on dfinit un repre dimage pour la camra. Camra en place, on filme un

quadrillage de maille 100*100 mm, au niveau du plan dintrt. On retire ce quadrillage avant de commencer lessai. Pour lanalyse, on reproduira le quadrillage que lon peut superposer sur les images suivantes.



Lchantillon est pr-charg environ 4 kN pour les cellules 500 et 20 kN pour les cellules 1000. Ceci a pour effet de limiter le tassement de dbut dessai, d la mise en place du grillage (il vient alors se plaquer sur les cailloux) mais aussi laplanissement de la surface des cailloux. La cellule est alors ferme.

Dans le cas des cellules 500 et 1000 non confines, ce pr-chargement se fait avec le coffrage en bois et avec le cadre de montage, respectivement. Pour les cellules 500 confines, il est fait avec le coffrage.

La cellule est alors mesure. Ces dimensions sont utilises pour le calcul de la porosit donne

ci-aprs.

4.3. Conduite des essais Les essais de compression sont effectus vitesse lente, fixe 5 mm/min pour les cellules

500 et 300 ou 10 mm/min pour les cellules 1000. Lessai dbute avec une charge initiale dite charge de contact denviron 4 kN. Lessai est arrt aprs rupture de la cage, lorsque la limite de course de la presse est atteinte

ou lorsque la plaque de chargement est trop incline (risque dendommagement du piston de la presse).

Il est souvent ncessaire dinterrompre lessai soit parce que - le piston est en bout de course, - un capteur est en bout de course, - la mesure dun capteur latral nest pas pertinente *

Dans les 2 derniers cas, on arrte la course du piston (ce qui entrane une chute de la fore) avant de dplacer le capteur alors que dans le premier cas il faut ramener la force 0 pour ensuite mettre une cale pour ensuite recharger, la mme vitesse.

Ensuite, le piston est relev la mme vitesse. Les enregistrements cessent lorsque lon a retrouv la force de contact.

4.4. Examen aprs essai Aprs essai il est procd, de manire non systmatique, diverses mesures et observations :

- sur les faces ou il ny a pas de mesures de dformation, on vrifie visuellement quil ny a pas de dformation anormale et que les dformations mesures sont reprsentatives de la dformation de la cellule ;

- mesure de la hauteur de la cellule aux 4 coins, (permettant dvaluer linclinaison de la plaque de chargement) ;

- estimation des ventres sur les faces non instrumentes ; - mesure du primtre du gabion dform ; - mesure des dimensions de chaque face du gabion (sur 1 essai) ; - mesures des dformes maximales des mailles ; - dcompte des agrafes ouvertes ; - mesure du diamtre des fils ; - dcompte et rpartition des lments casss.



4.5. Exploitation des donnes Les donnes enregistres lors de lessai sont le temps, la force (kN) applique par le piston de

la presse, le dplacement de la plaque de chargement, le dplacement du centre de deux faces latrales.

Les diffrents problmes rencontrs lors de la conduite des essais imposent de corriger les donnes brutes, et tout particulirement les enregistrements des dplacements :

- les donnes pendant les arrts de la presse ne sont pas retenues ; - lorsque le signal dun LVDT est hors gamme (capteur en bout de course) il apparat un plateau

sur la courbe de dplacement. Dans le capteur du capteur vertical, ce plateau est remplac par une courbe linaire de pente gale la vitesse de dplacement de la presse. Dans le cas des capteurs latraux, ce plateau est laiss ;

- lorsque les donnes sont inverses (problme li la dfinition des lments de la chane dacquisition, trs ponctuel et non matris), les variations fournies sont inverses sur la dure concerne ; Enfin, les donnes obtenues sur des priodes ou diffrents problmes se posaient ne sont pas

retenues. A partir des donnes valides on calcule le tassement de la cellule (mm), qui est la diffrence

entre la dplacement de la plaque de chargement et la dformation de la plaque support, fonction de la force applique.

On calcule ensuite la contrainte (kPa) en considrant une section constante de la cellule et la

dformation (%).



5. Rsultats

5.1. Essais prliminaires Les 3 essais prliminaires ont permis de valider la mthode. Il en est ressorti plusieurs poins

importants Lors du premier essai, ralis avec une cellule 49 % de porosit, il na pas t possible de

dpasser 7 kN de force : le gabion saffaisse et la plaque de chargement sincline dun ct. Le critre porosit est donc essentiel.

Au dbut du second essai, la plaque de chargement a rapidement bascul du fait de tassement . Il est dcid de retirer la cellule de force place entre la plaque de chargement et le piston : celle-ci introduisait en effet une rotule. Ds lors, les forces sont notes manuellement. Lessai est poursuivi mais la plaque bascule pour un dplacement de vrin de 14 cm. Aprs dmontage de la cellule il sest avr que le remplissage ntait pas homogne : deux personnes face face remplissaient le gabion chacune sa manire, en sintressant principalement son ct.

Le troisime essai a t satisfaisant dans sa conduite. Il a permis dtablir un protocole de prise de mesures adapt et de dfinir des modalits dinterruption de lessai. Les donnes ne sont toutefois pas exploitables aux fins de caractrisation.

Gabion 1 Gabion 2 Gabion 3

Date de l'essai 12/1/04 13/1/04 13/1/04 Grillage 80*120/ 2,7 80*120/ 2,7 80*120/ 2,7 Taille chantillon (mm) 500 500 500 Echantillon non confin non confin non confin Vitesse de dformation (mm/s) 5 5 5 Porosit (%) 49 Force maxi (kN) 5 81

Tableau 1 : synthse des essais prliminaires

5.2. Essais sur cellules 500 non confines La Figure 6 et Tableau 2 prsentent les lments et principaux rsultats relatifs aux 4 essais.



0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160Tassement (mm)

Forc

e (k

N)

Gabion 4Gabion 5Gabion 6Gabion 7

Figure 6 : courbes force-tassement des cellules 500 non confines

Gabion 5 Gabion 4 Gabion 7 Gabion 6

Date de l'essai 15/1/04 14/1/04 16/1/04 15/1/04 Grillage 80*120 / 2,7 80*120 / 2,7 80*120 / 2,7 80*120 / 2,7 Taille chantillon (mm) 500 500 500 500 Echantillon non confin non confin non confin non confin Vitesse de dformation (mm/s) 5 5 5 5 Porosit (%) 42,6 42,1 41,3 39,1 Force maxi (kN) 70 57 82 110 Tassement associ (mm) 46,4 20,2 28,7 32,2 Contrainte maxi (kPa) 280 228 328 440 Dformation associe (%) 9,3 4,0 5,7 6,4 Tassement maxi (mm) 102,4 116,6 150,8 94,8

Tableau 2 : synthse des essais sur cellules 500 non confines

Les valeurs de porosit sont suprieures aux critres de fabrication des cellules. En effet, les

valeurs de porosit sont calcules aprs mesure des dimensions de la cellule pleine, et non en se tenant aux dimensions du fabricant.

La pente lorigine est identique pour tous les essais ( gale environ 5 MPa si lon exprime

les rsultats en contrainte-dformation). Puis, la cellule 5 a un comportement diffrent des trois autres. Pour ces dernires, les courbes prsentent une croissance rgulire. Puis, la force chute brutalement aprs avoir atteint un maximum. Par la suite, la force fluctue.

Il est difficile de dgager des tendances valables pour les 4 courbes en grand tassement. On

note cependant que, entre 40 mm de tassement et la fin dessai, les courbes 4 et 7 semblent montrer une tendance la croissance lente, interrompue par des chutes brutales.



On observe une grande variabilit de la force maximale, de 57 110 kN entre les essais 4 et 6, et galement du tassement associ, de 20,2 46,6 mm entre les essais 4 et 5, dcoulant des diffrences de comportement des cellules.

Sur toutes les courbes apparaissent des pics assez marqus. Ils se caractrisent par une

succession de points rguliers et aligns dont la pente semble toujours tre la mme. On notera que lors de lessai 7, la presse a connu une dfaillance : environ 100 mm de

tassement (soit aprs environ 26 minutes dessai), le piston est remont sans raison jusqu annuler le force, avant de se mettre nouveau descendre. La squence correspondante a t considre pour lanalyse.

La Figure 7 met en parallle les diffrents enregistrements effectus lors des essais 6 et 7,

retenus pour illustrer ce qui a t observ pour les 4 essais. (ces graphes donnent le dplacement mesur par le capteur vertical et non le tassement).

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35Temps (min.)

Dp

lace

men

t (m

m)

0

20

40

60

80

100

120

Forc

e (k

N)

Capteur vertical (mm) Capteur latral 1 (mm)

Capteur latral 2 (mm) Force



0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50Temps (min.)

Dp

lace

men

t (m

m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Forc

e (k

N)

Capteur latral 1 (mm) Capteur latral 2 (mm)

Capteur vertical (mm) Force

Figure 7 : comparaison des diffrents enregistrements exemple des essais 6 (haut) et 7 (bas)

On constate que : - les chutes de force sont trs souvent accompagnes daugmentations de dforme latrale ; - le dplacement vertical, normalement impos par la presse, montre des coups. La vitesse

devrait tre constante mais ne lest pas. Ceci est en grande partie li au fait que la mesure nest pas centre alors que la plaque ne reste pas horizontale, compte tenu de la non uniformit des tassements ;

- les dformations latrales sont, en moyenne sur une cellule, au moins gales 70 % du tassement de la cellule ;

- les dformations latrales sont variables dune face lautre (essais 5 et 7) : celles-ci pouvant valoir de 45 100 % de la valeur de tassement ;

- la dcharge entrane une trs lgre reprise de forme du gabion (essai 7 26 mm de dplacement) ainsi qu une trs lgre remonte de la plaque de chargement, mme si cette dernire donn est biaise par la remont de la plaque support. Par ailleurs il a t confirm visuellement lors des essais que 2 mesures latrales permettaient

de bien quantifier la dforme de la cellule : pour aucun essai une face na t notablement plus dforme que celles objet des mesures.

Cependant, la forme de la dforme tait variable dune face lautre : la dforme peut tre impose par un seul lment ou par plusieurs repoussant la grillage.

La majeure partie des observations faites sur ces essais sont valables pour tous les essais non

confins.

5.3. Essais sur cellules 500 confines La Figure 8 et le Tableau 3 prsentent les lments et principaux rsultats relatifs aux 2 essais.



0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60 70Tassement (mm)

Forc

e (k

N)

Gabion 8

Gabion 9

Figure 8 : courbes force-tassement des cellules 500 confines

Gabion 8 Gabion 9 Date de l'essai 19/1/04 20/1/04 Grillage 80*120 / 2,7 80*120 / 2,7 Taille chantillon (mm) 500 500 Echantillon confin confin Vitesse de dformation (mm/s) 5 5 Porosit (%) 42,6 42,7 Force maxi (kN) 390 560 Tassement associ (mm) 53,4 62,5 Contrainte maxi (kPa) 1560 2240 Dformation associe (%) 10,7 12,5 Tassement maxi (mm) 57,0 63,3

Tableau 3 : synthse des essais sur cellules 500 confines

Les deux courbes sont linaires. Leurs pentes sont, si lon sintresse aux rsultas exprims en

contrainte-dformation, de 15 et 18 MPa respectivement pour la cellule 8 et 9. La diffrence semble pouvoir tre explique par la porosit initiale.

Pour ce qui concerne les dplacements latraux (dplacement au centre de la poutre du

milieu), on observe : - des valeurs trs comparables sur les deux faces concernes, - des valeurs maximales, atteintes la force maximale, de 7 et 9 mm respectivement pour les

cellules 8 et 9. Ces valeurs de dformations latrales sont assez faibles par rapport la taille de la cellule : lincidence de ce dplacement sur les rsultats peut tre nglige.


lambertRevoir ce problme daffichage


Lespacement des cadres de confinement pour les essais 9 et 10 ne semble pas introduire deffet parasite : les lments ne traversent pas les plans forms par les cadres. Cependant, et du fait de labsence de liaison entre ces cadres, la dformation des faces est irrgulire : il y a gauchissement des faces. Pour lessai 9, la cadre suprieur sest dport de presque 3 cm mais ce gauchissement semble navoir pas concern le cadre intermdiaire sur lequel est faite la mesure de dplacement.

On notera que les forces atteintes lors de ces essais sont trs leves par rapport celle

atteintes lors des prcdents essais, avec des dplacements trs limits. Ceci a entran dune part une modification des proprits mcaniques des plaques support et un tassement de presque 10 mm de lempilement constituant le socle sur lequel tait pos la plaque support.

5.4. Essais sur cellules 1000 non confines La Figure 9 et le Tableau 4 prsentent les lments et principaux rsultats relatifs aux 2 essais.

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300Tassement (mm)

Forc

e (k

N)

Gabion 10

Gabion 11

Figure 9: courbes force-tassement des cellules 1000 non confines

Gabion 10 Gabion 11 Date de l'essai 22/1/04 23/1/04 Grillage 80*120 / 2,7 80*120 / 2,7 Taille chantillon (mm) 1000 1000 Echantillon non confin non confin Vitesse de dformation (mm/s) 10 10 Porosit (%) 39,8 39,8 Force maxi (kN) 98 88 Tassement associ (mm) 229,4 295,3 Contrainte maxi (kPa) 98 88 Dformation associe (%) 22,9 29,5 Tassement maxi (mm) 230,5 296,9


Avant essai, lors du dcoffrage, il y a une prise de ventre denviron 3 7 cm.



Pour ces deux essais et compte tenu de la course limite du piston il a fallu dcharger puis

recharger la cellule (actions menes vers 170 de tassement). Les donnes relatives ce cycle sont conserves.

Mme si les valeurs de force maximale et de dplacement associ sont assez proches, les

comportements sont assez diffrents. Les deux courbes affichent une mme pente initiale. Cette pente, dans un graphe contrainte-

dformation est denviron 0,8 MPa. Mais, par la suite on observe deux comportements diffrents. Lors du premier (essai 10) la force continue de crotre jusqu un maximum local atteint pour un tassement denviron 140 mm, aprs quoi la force fluctue (3 pics marqus avec chute brutale, sur toute la courbe) pour atteindre un maximum 220 mm de tassement. Pour lautre essai, un palier marqu apparat entre 50 et 200 mm de dformation, aprs quoi la force crot rapidement pour atteindre une valeur double de le force au palier

5.5. Essais sur cellules 300 non confines La Figure 10 et le Tableau 4 prsentent les lments et principaux rsultats relatifs aux 3

essais.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120Tassement (mm)

Forc

e (k

N)

Gabion 12Gabion 13Gabion 14

Figure 10 : courbes force-tassement des cellules 300 non confines

Gabion 12 Gabion 13 Gabion 14 Date de l'essai 26/1/04 26/1/04 27/1/04 Grillage 60*80 / 2 60*80 / 2 60*80 / 2 Taille chantillon (mm) 300 300 300 Echantillon non confin non confin non confin Vitesse de dformation (mm/s) 5 5 5 Porosit (%) 35,7 37,9 31,4 Force maxi (kN) 80 120 139 Tassement associ (mm) 61,6 102,1 101,6 Contrainte maxi (kPa) 889 1333 1544



Dformation associe (%) 20,5 34,0 33,9 Tassement maxi (mm) 63,1 104,0 102,8


Une tendance gnrale se dessine travers ces trois essais. La force augmente de faon assez rgulire tout au long de lessai jusqu arrt de lessai. On observe toutefois quelques singularits :

- sur lessai 12, en dbut dessai ; - sur les essais 13 et 14 vers 70 mm de tassement.

Cette pente, dans une courbe contrainte-dformation, est denviron 3,5 MPa. Lessai 12 na pu tre pouss aussi loin que les deux autres en dformation ce qui explique

que la rsistance obtenue soit plus faible. A la fin de lessai 14 la courbe semble se redresser (au del de 90 mm de tassement soit 30%

de dformation. Les contraintes atteintes sur ces cellules sont leves par rapport celles atteintes sur les

autres cellules non confines. Par ailleurs, les dformations latrales pour les cellules 12 et 14 sont plus faibles que celles de

la cellule 14. En fin des essais 12 et 13 elles taient denviron la moiti de la valeur du tassement de la cellule alors que pour le dernier elles taient denviron 80 % de cette valeur.

5.6. Observations complmentaires

a) Droulement de lessai En tout dbut dessai il y a souvent rattrapage de jeu : le dplacement augmente et la force

reste faible le temps que la plaque de chargement vienne bien en appui des lments en surface. Sur dbut dessai cellules non confines, la mise en charge provoque souvent un bombement

du grillage sans pousse par les cailloux. Par la suite il est arriv que la flche diminue, par pousse de cailloux excentrs sur la face : le grillage est alors replaqu sur les cailloux.

Les dformations latrales sont non uniformes. Les lments poussant le plus le grillage ne sont pas ncessairement au centre de la face. Les mesures de dplacement latral en sont affectes. Comme voqu pralablement, les capteurs sont parfois dplacs pour conserver la pertinence de la mesure. La mesure est juge non pertinente dans les 2 cas suivants :



Pour tous les essais les chutes de force taient accompagnes de bruits dus soit la casse dlments soit leur dplacement. Cependant, lorigine des bruits semblait :

- tre principalement li des dplacements dlments pour les cellules 1000 ; - tre uniquement due la casse dlments pour les cellules 500 confines ; - tre majoritairement due la casse dlments pour les cellules 500 non confines.

Ces observations qualitatives sont confirmes visuellement. Par contre, linverse, la casse dlments ne se traduit pas ncessairement par une chute notable de la force.

Lors des essais sur cellules 500 non confines tout particulirement on constate que parmi les

lments visibles (proches du grillage) ceux venant rompre sont en porte--faux ou font partie dun empilement parfait, ou pilier. Ce sont ces piliers qui supportent la charge. Ces piliers peuvent exister la mise en place du matriau de remplissage ou apparatre la faveur du dplacement des lments.

Lors des essais sur cellules 500 et 1000 non confines tout particulirement se craient des

votes naissant par flexion des piliers proximit du grillage, celui-ci autorisant un certain dplacement lhorizontale des lments constituant ces piliers. Les vides crs alors pouvaient tre de lordre de grandeur des lments. Ce phnomne peut entraner un accroissement important de la (essai 5).

Figure 11 : vote lors de lessai 14

Les fortes dformations de la maille peuvent faciliter le passage dlments travers le grillage

(voir pour exemple le film sur lessai 7). Dans une majorit des cas, cest linclinaison de la plaque de chargement qui a impos larrt

de lessai.

b) Sollicitations sur le grillage Les sollicitations sur le grillage peuvent tre apprhendes dune part par les dformations de

la maille et, dautre part, par lendommagement de la cage. Cet endommagement peut, dans labsolu, se traduire par la rupture dun brin ou louverture dune agrafe.

Pour ce qui concerne les sollicitations sur le brins en eux-mme, aucun brin ne semble avoir

t sollicit au del de son seuil de plasticit (vrifi par mesure des diamtres).



Pour lessai 14 il y a eu rupture dun brin, au niveau dune sortie de torsade pour une dformation denviron 24 % et une force denviron 34 kN. Cet piphnomne semble devoir trouver son origine dans un contexte trs particulier o un lment trs tranchant est venu appuyer sur ce brin.

Les dformations gomtriques taient plutt notables au voisinage large du centre des faces

latrales, mais les plus importantes pouvaient tre excentres. Les mailles subissent une rduction de hauteur et une augmentation de la largeur, comme on peut le constater dans le tableau ci-dessous.

N essai Dimensions initiales de la maille (mm) Dimensions finales de la maille la plus

dforme (mm) 4 7 80*120 85*105 11 80*120 116*77 12 60*90 85*85 14 60*90 100*55

Tableau 6 : modifications gomtriques maximales de la maille

Enfin, des ouvertures dagrafes ont t observes sur toutes les cellules non-confines. Ces ouvertures ont t observes clairement partir de dformations de 22 %, et 27 dans le cas des essais 10 et 11 et de 25 % dans le cas de lessai 14.

Cette ouverture est cependant progressive et ne conduit pas forcment la rupture de la liaison ; en effet un agrafe trs ouverte peut rester fonctionnelle sans sauter.

Une agrafe a saut lors de lessai 11, pour une dformation de 28 % et une force de 86 kN. Aucune dformation na t observe sur les faces suprieures et infrieures. Celles-ci restent

de dimensions comparables aux dimensions initiales. On note cependant que des fils ont t crass, voir coups et notamment lors des essais 8 et 9 et, dans une moindre mesure, lors des essais 12 14.

c) Etat des lments Lors des essais confins sur cellules 500 et 300 le nombre dlments casss est trs lev et

contrairement ce qui est observ dans les cellules 1000. Le tableau ci-dessous fait tat des observations faites.

N essai Observation

4 5 casss, plutt gros lments, partir de 45 kN de force 5 10 casss, de toutes les tailles, disposs dans toute la cellule. Dbut de

fragmentation sur ct partir de 16 kN. 6 Casse ds 24 kN. 8 Effritement ds 40 kN

8 et 9 lments pulvriss sur toute la surface sous la plaque de chargement. Dans la cellule, les lments sont particulirement dtriors au centre du volume o ils sont plutt pulvriss alors que sur les faces latrales ils sont fendus. Sur les faces, on Les cailloux au contact de la plaque support sont peu endommages.

Tableau 7 : tat des lments dans les cellules aprs essai



On notera par ailleurs que le fait de rutiliser les mmes lments dun essai lautre ne semble pas introduire de biais. En effet, on pouvait craindre que les essais conduisent un moussage des arrtes, une rduction de la rsistance au cisaillement des lments les uns avec les autres, conduisant une rduction de la rsistance de la cellule. Or la comparaison des essais 5-7 et 4-6 ne permet en rien dtayer cette hypothse.

d) Dformation des faces Sur les 4 faces de la cellule 11 ont t mesurs les distances et arcs entre les 4 points A, B, C et D. On considre par ailleurs que les cts au contact des plaques conservent la mme longueur tout au long de lessai.

C

Face Distance AB (mm) Arc AB (mm) Distance CD (mm) Arc CD (mm) 1 1200 1340 730 920 2 1140 1240 775 1000 3 1180 1310 760 990 4 1140 1190 790 1000

Moyenne 1165 1270 764 978

Variation (%) + 16 + 27 -26 -5

A B

D

Tableau 8 : dformes des faces de la cellule 11

On constate : - une certaine homognit des dformations ; - lexistence de tassements diffrentiels ; - une certaine proportionnalit entre les mesures suivant AB et celles suivant CD : les plus

grandes variations de lun correspondent aux plus grandes variations de lautre ; - une sensible rduction de la longueur de grillage suivant la verticale, en cohrence avec

lvolution des dimensions des mailles. A lissue de lessai 12, le primtre de la cellule tait de 1565 mm, pour une hauteur moyenne de 240 mm et le primtre de la cellule 14 tait de 1730 mm, soit des dformations de 30 et 44 % respectivement.



6. Rsultats secondaires Les donnes acquises permettent de dduire diffrentes valeurs.

6.1. Modules Les pentes initiales dduites des courbes contrainte-dformation pour les diffrentes

situations sont rappeles dans le tableau ci-dessous (valeur moyennes indicatives).

500 non confines

500 confines 1000 non confines

300 non confines

Pente (MPa) 5 17 0,8 3,5

6.2. Estimation du k0 La mesure des dformes des poutres intermdiaires lors des essais sur cellules 500 confines

peut donner des indications quant la valeur du k0. Pour ce calcul, il faut faire deux hypothses, de force diffrente :

- la poutre reprendre les efforts appliqus sur une bande de largeur de 180 mm (hauteur du U + 2 fois une demi distance inter poutre),

- les contraintes sont uniformes suivant la verticale. Par ailleurs, il existe de fortes incertitudes quant :

- la rpartition des contraintes suivant la longueur de la poutre (uniforme / triangulaire) - la nature des liaisons en extrmit ; il semble en effet abusif de considrer quil y a

encastrement parfait. Ces deux inconnues conduisent une plage possible de valeur de k0 trop large pour tre

exploitable.

6.3. Variation du volume Compte tenu du fonctionnement des cellules il peut tre intressant de regarder si celles-ci

ont un comportement dilatant ou contractant. En effet, au del des vides pouvant apparatre, on ne sait quelle est lvolution de la porosit.

La cellule prend la forme dun tonneau base carre , de hauteur gale a-t (cf. ci-

dessous). Il est impossible, avec les donnes disponibles, de calculer exactement le volume de la cellule dforme. On peut cependant tenter dencadrer ce volume.

Ce volume sinscrit dans un paralllpipde rectangle de hauteur quivalente (= a-t) et de ct gal a+2*f.

taill des exprimentations de janvier 2004 Thse S. Lambert

a-t

a

a+2*fRapport d- Dernire impression le 05/04/2004 15:29 ; 24


a : arrte du cube initial t : enfoncement f : flche mesure au centre de la face

Dforme relle et approches tonneau et paralllpipde (vue en coupe)

Le volume de la cellule dforme est par ailleurs suprieur celui du tonneau de hauteur a-t et

dont le diamtre de la base est tel que la surface est quivalente celle du carr de ct a, et dont le diamtre mi-hauteur vaut a+2*f. Ce calcul nglige le volume situ dans les coins.

Cet encadrement du volume conduit aux rsultats prsents ci-dessous, dans un cas prcis, reprsentatif ce qui a t observ en terme de dformes.

Variation relative du volume de la dforme

Donnes Rsultats (%) a (mm) 1000 Paralllpipde 21t (mm) 100 Tonneau -7f (mm) 80

Cet encadrement est donc trop peu prcis pour dterminer le comportement de la cellule

(dilatant/contractant).

6.4. Elasticit des cellules On peut vouloir sintresser llasticit des cellules en suivant leur rponse lors de la

dcharge. Cependant, compte-tenu des incertitudes relatives au comportement des plaques support, cet

examen ne peut valablement sappuyer sur les mesures faites par le capteur vertical, lors des essais sur cellules 500 et 1000. Par contre, les tassements des cellules 300 (lesquelles sont poses directement sur le socle, sans plaque support) et galement les flches enregistres lors de tous les essais non confins peuvent nous renseigner (voir Figure 7).

Pour les essais sur cellules 300, pour les mesures latrales comme verticales, on nobserve

aucune variation lors de la dcharge finale. Pour les essais sur cellules 500 non confines, la dcharge en fin dessai conduit une

diminution de la flche dau plus 4 mm, obtenue pour lessai 7. Pour les essais sur cellules 1000, cette valeur est dau plus 3 mm, obtenue pour lessai 10. Pour les deux tailles de cellules, cette dformation variation semble proportionnelle la force atteinte en fin dessai, avant dcharge.



7. Interprtation discussion De prime abord, les trois tailles de cellules semblent avoir des comportements diffrents lors

des essais non confins. Nanmoins, les cellules 300 se distinguent tout particulirement. En effet, la rsistance crot presque continuellement, quelle que soit la porosit et le matriau de remplissage.

Par ailleurs, au sein dun mme type de cellule, il existe des diffrences notables. Celles-ci peuvent tre abordes en examinant lincidence des diffrents paramtres sur les rsultats tels que la porosit, la granulomtrie ou larrangement des lments.

Cependant, cet examen doit intgrer le fait que ces paramtres sont interdpendants. En effet, la porosit dpend de la granulomtrie et de larrangement.

7.1. Influence de la porosit Les cellules 4 et 6 sont remplies de matriaux trs semblables mais leurs valeurs de porosit

sont les plus cartes. Ce sont ces cellules qui donnent les valeurs extrmes de rsistance. La mme dpendance de la rsistance la porosit peut tre constate sur lensemble des essais sur cellules 500 non confines, comme montr ci-dessous.

Essai 6 7 4 5

Porosit (%) 39,1 41,3 42,1 42,6

Force maximale (kN) 110 82 57 70

7.2. Influence de la granulomtrie La granulomtrie, et plus particulirement le rapport entre la taille de la cellule et la dimension

des lments joue visiblement un grand rle. 0n peut le constater par comparaison du comportement gnral des cellules 300 avec celui des autres cellules non confines.

Cependant, pour les cellules 300, la granulomtrie perd de son influence (essais 12 et 13 /

14). On notera que les sensibles diffrences enregistres sur les capteurs latraux peuvent sexpliquer par le fait que dans un cas les lments trop gros sont peu mobiles et viennent rompre sans beaucoup dformer les grillage, alors que dans le second les lments plus petits se dplacent et poussent le grillage.

Figure 12 : cellules 7, 12 et 14 avant essai



7.3. Influence de larrangement Ce paramtre nest pas quantifi dans cette tude mais il semble avoir beaucoup dimportance. Les cellules 5 et 7, de matriaux de remplissage et de porosit trs similaires donnent des

valeurs de force proches mais leurs valeurs de dformation associe sont parmi les plus cartes. De mme, les cellules 10 et 11 sont similaires en granulomtrie et porosit mais la diffrence de comportement est flagrante. Dans un cas comme dans lautre il semble que larrangement des lments joue un rle important dans la comportement de la cellule.

Il semble assez clair que pour les essais 11 et 5 larrangement est globalement plus propice un dplacement des lments les uns par rapport aux autres (sans interdire la casse dlments), ils roulent, alors que pour les essais 10 et 7 larrangement est tel quil existe diffrents piliers qui peuvent tre sollicits tour tour ; leur rupture se traduisant par une chute brutale de la force dominant dans lallure gnrale de la courbe.

Ces lments sont dduits de trop peu de mesures pour tre valides in extenso, mais ces

tendances mritent dtre approfondies : - la porosit initiale a une incidence directe sur la rsistance des cellules, mme pour des

diffrences de quelques pour cent - larrangement initial a notamment une incidence sur la valeur de dformation la force

maximale. Ces diffrences de comportement sont sans nul doute imputable des effets dchelle, et

notamment au rapport entre la dimension des lments et la taille de la cellule, comme illustr en Figure 12.

A priori, le mouvement des lments est dautant plus facile que le nombre dlments dans la cellule est lev ou plutt que la dimension des lments est petite par rapport la dimension de la cellule. En effet, les piliers seront dautant moins nombreux et influents que le nombre dlments sur la hauteur de la cellule sera lev. De manire simpliste on pourrait dire quavec un petit nombre dlments, la cellule fonctionne par appuis sur des piliers, avec des pics de force, alors quavec un nombre lev, la cellule fonctionne par dplacement des lments les uns par rapport aux autres, avec des pics moins marqus.

Cependant, cette ide semble malmene par les rsultats obtenus sur les cellules 300. La tendance gnrale des courbes obtenues pour les essais 12 et 13 indiquerait plutt que le fonctionnement sur pilier nest pas le seul gouverner la rsistance de la cellule (les pics sont visibles mais ne cachent pas la tendance). La comparaison avec lessai 14, de nombre dlments plus lev, tendrait mme invalider cette hypothse, le comportement tant comparable celui des cellules 12 et 13, indpendamment de ce qui concerne les dformations latrales.

Il semble assez clair que les effets dchelles ne se limitent pas au rapport entre taille dlments et taille de cellule.

7.4. Fonctionnement du grillage On peut valablement faire lhypothse que le grillage nest sollicit que pour des dformations

importantes. Une cage de forme cubique a en effet moins de rsistance quune cage en tonneau. De l lide quau dbut de lessai cest principalement le matriau de remplissage qui dicte le comportement de la cellule. Puis, petit petit le grillage est de plus en plus sollicit, alors que la matrice du matriau de remplissage est de plus en plus dsorganise, notamment lorsque le nombre dlments dans la cellule est grand. Ceci est confirm par les dformations du grillage ou louverture des agrafes.



Ainsi, la remonte de force observe sur les cellules 7, 11 et 14 pourraient tre due la reprise des sollicitations par le grillage.

Nanmoins, les sollicitations appliques sur le grillage, et la dformation qui en rsulte

(allongement dans une direction/raccourcissement dans lautre) rend plus complexe lapproche du comportement du grillage. Dans un tel fonctionnement, et compte tenu de lvolution de forme de la cellule, la rsistance du grillage est lie sa dformation gomtrique.


IntroductionMatriaux soumis essaiCagesMatriau de remplissage

Dispositif exprimental et matriel de mesureDispositif exprimentalPressePlaques de chargement et plaques supportDispositif de confinement

Matriel de mesureMesure des dplacementsCamras numriques

Protocole exprimental rsumPrparation des cellulesMise en placeConduite des essaisExamen aprs essaiExploitation des donnes

RsultatsEssais prliminairesEssais sur cellules 500 non confinesEssais sur cellules 500 confinesEssais sur cellules 1000 non confinesEssais sur cellules 300 non confinesObservations complmentairesDroulement de lessaiSollicitations sur le grillageEtat des lmentsDformation des faces

Rsultats secondairesModulesEstimation du k0Variation du volumeElasticit des cellules

Interprtation discussionInfluence de la porositInfluence de la granulomtrieInfluence de larrangementFonctionnement du grillage

Cemagref Gabions_Rapport Experimental 01_04

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