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SOLRENF Remblais renforcés

SOLRENF Remblais renforcés

Approche métier
Début: 1 septembre 2019 Fin: 31 août 2021

Les remblais renforcés sont de plus en plus utilisés comme solution de soutènement.

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Noël Huybrechts

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Dans ces géostructures, des couches horizontales de renforcement sont installées au sein d’un matériau de remplissage (sable et gravier) afin de créer une masse de sol renforcée qui résistera aux forces de poussée des terres se développant derrière celle-ci. Les renforcements peuvent être en acier (barres, filets, échelles…) ou en géosynthétique (géogrilles, géotextiles tissés et bandes polyester). A l’avant du remblai, la stabilité locale du matériau de remplissage est assurée en attachant les renforcements à des éléments de recouvrement (en polymère, bois, béton, gabions métalliques…) ce qui est très intéressant au niveau urbanistique ou esthétique. Le recouvrement peut être vertical ou incliné. S’il existe une norme européenne (EN 14475) pour l’exécution des remblais renforcés, il n’y a pas encore d’approche européenne pour leur dimensionnement. En Belgique, il n’existe pas d’approche normative ou officielle pour la vérification des remblais renforcés. Les normes des pays limitrophes sont utilisées en fonction du donneur d’ordres ce qui conduit souvent à de longues et coûteuses discussions entre les acteurs des projets. Au regard des récents développements (nouveaux matériaux, nouvelles techniques de monitoring, modèles numériques 3D avancés, nouvelles procédures d’essais…), il est possible d’améliorer la visibilité du secteur vis-à-vis des remblais renforcés. Il est aussi important de considérer les tendances internationales durables comme l’utilisation de matériaux de remplissage alternatif (à la place du sable et gravier) tels que les sols « pauvres » (sols remaniés et cohésifs, éventuellement traités), caoutchouc, sous-produits industriels, gravats, déchets, boues de dragage… Le but du projet est donc d’améliorer la visibilité de cette technique et d’établir une approche belge de dimensionnement de ces structures.

Introduite dans les années soixante, la technique des remblais renforcés est aujourd’hui de plus en plus utilisée comme solution de mur de soutènement. Dans les remblais renforcés, des couches horizontales de renforcement sont installées au sein d’un matériau de remplissage afin de créer une masse de sol renforcée qui résistera aux forces de poussée des terres se développant derrière celle-ci. Les renforcements peuvent être en acier (barres, filets, échelles…) ou en géosynthétique (géogrilles, géotextiles tissés et bandes polyester). A l’avant du remblai, la stabilité locale du matériau de remplissage est assurée en attachant les renforcements à des éléments de recouvrement de formes diverses (en polymère, bois, béton, gabions métalliques…) ce qui est très intéressant au niveau urbanistique ou esthétique. Le clouage (ou cloutage) est aussi une possibilité. Le recouvrement peut donc être vertical ou incliné.

Depuis 1960, le développement des matériaux géosynthétiques combiné aux études expérimentales et numériques ont fait de cette technique une des innovations majeures de la géotechnique au 20ième siècle. 30 à 50% d’économies sont réalisées par rapport à des murs de soutènement conventionnels réalisés en béton armé. Néanmoins, s’il existe une norme européenne (EN 14475) pour l’exécution des remblais renforcés, il n’y a pas encore d’approche européenne pour le dimensionnement de ces ouvrages. En Belgique, il n’existe pas d’approche normative ou officielle pour la vérification des remblais renforcés. Les normes ou directives des pays limitrophes (France, Pays-Bas, Allemagne…) sont utilisées en fonction du donneur d’ordres ce qui conduit souvent, dans la pratique, à de longues et coûteuses discussions entre les acteurs des projets. De plus, les connaissances des décideurs, concepteurs et entrepreneurs à propos du champ d’applications de cette technique sont la plupart du temps très limitées alors que les possibilités de celle-ci sont seulement limitées par l’imagination.

Au regard des récents développements (nouveaux matériaux, nouvelles techniques de monitoring, modèles numériques 3D avancés, nouvelles procédures d’essais…), il est possible d’améliorer la visibilité du secteur vis-à-vis du comportement géotechnique à long terme des remblais renforcés. Il est aussi important de considérer les tendances internationales durables comme l’utilisation de matériaux de remplissage alternatif (à la place du sable et gravier) tels que les sols « pauvres » (sols remaniés et cohésifs, éventuellement traités au ciment ou à la chaux), caoutchouc, sous-produits industriels (cendres volantes), gravats, déchets (pneus broyés), boues de dragage… Des tendances intéressantes mais qui entraînent un grand nombre de questions techniques notamment par rapport à la durabilité des concepts proposés. Le cas échéant, le renforcement des talus existants, situés derrière les remblais renforcés devront également être analysés afin d’assurer une approche globale du problème.

Le but du présent projet est de donner un aperçu du champ d’applications des remblais renforcés, d’illustrer les différentes techniques d’exécution nécessaires à leur construction et de passer en revue les méthodes de dimensionnement et de contrôle (QA/QC) des remblais renforcés afin d’établir une approche belge de dimensionnement conforme à la philosophie et au contenu des Eurocodes.

Objectifs

Dans un premier temps, il s’agira de comparer les différentes techniques d’exécution utilisées dans la pratique pour la réalisation de remblais renforcés (domaine en constante évolution avec notamment le développement continu de nouveaux types de géosynthétiques). Les matériaux de renforcement les plus utilisés dans la pratique belge seront comparés au regard de leurs performances. Les exigences fonctionnelles des matériaux de remplissage classiques (sable, gravier…) seront également analysées.

Etant donné le fait, qu’il n’existe, à l’heure actuelle, aucune norme ou méthodologie officielle de dimensionnement des remblais renforcés au niveau européen, il faudra analyser et comparer différentes normes nationales (les normes britannique BS 8006-1:2010, les normes françaises NF P 94-270 et XP G 38-064, les recommandations EBGEO en Allemagne…) ainsi que les méthodologies de dimensionnement les plus utilisées sur le marché belge et dans les pays limitrophes. Cette comparaison sera réalisée au moyen d’exercices de dimensionnement effectués sur des cas de base et au moyen d’un exercice de type « benchmark » où un même cas de dimensionnement de remblai renforcé sera envoyé à différentes acteurs du secteur afin de pouvoir, sur base des résultats reçus, mieux se rendre compte de la pratique du dimensionnement de ces ouvrages en Belgique et des paramètres spécifiques à intégrer à la future méthode de dimensionnement.

Cette analyse comparative devrait permettre de mettre en évidence les points communs et contradictions entre les différentes approches nationales mais surtout de déterminer les facteurs et paramètres déterminants pour le dimensionnement de ce type d’ouvrage. Il sera alors possible de définir une approche « belge » de dimensionnement tenant compte des spécificités de notre marché et qui soit conforme à la philosophie des Eurocodes.

Lors du dimensionnement des remblais renforcés, divers aspects doivent être pris en compte tels que la stabilité externe de l’ouvrage, sa stabilité interne, la résistance des connexions entre le renforcement et les éléments de recouvrement (facing), sa durabilité, le drainage de celui-ci. Si certaines méthodes analytiques ou empiriques de calcul permettent une vérification de base de certains aspects du dimensionnement des remblais renforcés, la complexité de la plupart des ouvrages imaginés aujourd’hui implique le recours à des méthodes de calcul numériques (de type éléments finis ou différences finies). Un des objectifs du projet est donc d’intégrer l’utilisation des méthodes numériques (de type éléments finis et différences finies) à la méthodologie de dimensionnement développée.

Lorsque l’on conçoit un remblai renforcé, il y a, tout d’abord, lieu d’établir une stratégie de reconnaissance in situ du sol en place. Dans le cadre du présent projet, il faudra définir le contenu général d’une telle campagne de reconnaissance et ce, conformément aux directives de l’Eurocode 7 – partie 2. Il s’agira ensuite d’identifier les données d’installation (monitoring de l’exécution) qui devront être mesurées, listées et rapportées lors des différentes phases d’installation de l’ouvrage. Enfin, il faudra établir une stratégie de contrôle qualité post construction. On déterminera quels essais et mesures devront être réalisés afin de vérifier le bon fonctionnement de l’ouvrage une fois sa construction achevée.

Une tendance internationale émergente est l’utilisation de matériaux de remplissage alternatif tels que les sols « pauvres » (sols remaniés et cohésifs, éventuellement traités au ciment ou à la chaux), caoutchouc, sous-produits industriels (cendres volantes), gravats, déchets (pneus broyés), boues de dragage… Une fois la liste des matériaux de remplissage alternatifs pertinents pour le marché belge définie, il s’agira de voir comment cadrer l’usage de ceux-ci par rapport aux exigences fonctionnelles fournies par l’Eurocode 7.

Résultats et publications

Le CSTC travaille actuellement à l’élaboration d’un tableur de calcul qui :

  • intégrera les propriétés, les caractéristiques mécaniques et les exigences liées à un très grand nombre de matériaux de renforcement et de remplissage,
  • permettra de les comparer,
  • et vérifiera que leur usage est bien conforme aux directives de la norme européenne d’exécution NBN EN 14475 et aux prescriptions de l’Eurocode 7 (NBN EN 1997-1).

Dans un second temps, une méthodologie de calcul des remblais renforcés sera élaborée au moyen d’exercices de dimensionnement qui seront intégrés au sein d’un module de calcul, permettant la comparaison des différentes méthodes de dimensionnement existantes, via des vérifications analytiques ou numériques.

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