Eoliennes Version Finale Juillet 2011

Groupe de travail Fondations doliennes . Recommandations sur la conception, le calcul, lexcution et le contrle des fondations doliennes.

Version 1.1 Finale

1 / 113 Version du 05 juillet 2011

SOMMAIRE 1. 1.1. 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 1.1.5. 1.2. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.3.4. 2. 2.1. 2.1.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.5. 3.5.1. 3.5.2. 3.5.3. 3.5.4. INTRODUCTION.......................................................................................................................17 DEFINITIONS ET TYPES DEOLIENNES .......................................................................................17 Eoliennes essentiellement terrestre de plus de 12 m...........................................................17 Eolienne offshore ................................................................................................................20 Eoliennes de moins de 12 m................................................................................................20 oliennes repliables haubanes..........................................................................................20 Parcs, fermes, groupes, champs .....................................................................................20 DOMAINE DAPPLICATION DE CES RECOMMANDATIONS ..........................................................21 DEFINITIONS DINTERET GENERAL...........................................................................................21 Donnes du site ...................................................................................................................21 Conditions denvironnement ...............................................................................................21 Conditions extrieures ........................................................................................................21 Contraintes denvironnement..............................................................................................21

REFERENTIEL ..........................................................................................................................22 CADRE REGLEMENTAIRE .........................................................................................................22 Les principes de la loi Spinetta ...........................................................................................22 REFERENTIEL NORMATIF.........................................................................................................23 Norme NF EN 61400-1 (juin 2006) ....................................................................................23 Norme NFP 94-500 (dcembre 2006).................................................................................24 Norme de calculs des fondations ........................................................................................24 Norme NF P 03 100 (septembre 95) ...................................................................................25

CAS DE CHARGE ET SOLLICITATIONS DE CALCUL ...................................................25 INTRODUCTION ........................................................................................................................25 ANALYSE DES CAS DE CHARGE ................................................................................................25 DETERMINATION DES CAS DE CHARGE UTILISABLES VIS-A-VIS DES FONDATIONS ....................26 SOLLICITATIONS DE CALCUL AUX ELU / ELS .........................................................................26 Cas de charge dterminant vis--vis des fondations ..........................................................26 Coefficients de pondration ................................................................................................27 VERIFICATION DES CRITERES DE DIMENSIONNEMENT ..............................................................27 Pourcentage de surface comprime en cas de fondations superficielles............................27 Critre de portance .............................................................................................................28 Vrification au glissement...................................................................................................30 Critre de rotation long terme (LT) .................................................................................31 2 / 113 Version du 05 juillet 2011

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3.5.5. 3.5.6. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. 4.5. 4.6. 4.6.1. 4.6.2. 4.6.3. 4.6.4.

Critre de raideur en rotation K dyn ...................................................................................31 Critres de raideur en dplacement....................................................................................34

GEOTECHNIQUE ET PARAMETRES DE DIMENSIONNEMENT .................................34 INTRODUCTION ........................................................................................................................34 ELEMENTS A FOURNIR AU GEOTECHNICIEN .............................................................................35 DONNEES GEOTECHNIQUES .....................................................................................................35 RECONNAISSANCE MINIMALE HORS ZONE DANOMALIES ........................................................36 Par groupe (ou zone) homogne au sens gologique .........................................................36 Par olienne ........................................................................................................................37 Profondeur des investigations.............................................................................................38 EN PRESENCE DANOMALIE .....................................................................................................39 MODELE GEOTECHNIQUE.........................................................................................................39 Pour des dformations comprises entre 10-2 et 10-3 ...........................................................39 Pour des dformations comprises entre 10-3 et 10-4 ...........................................................40 Donnes gotechniques permettant le dimensionnement de la semelle..............................41 Donnes permettant de dimensionner les pieux, les inclusions rigides ou les colonnes

ballastes ..........................................................................................................................................45 4.6.5. 5. 5.1. 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5. 5.3.6. Les domaines de classement de sol .....................................................................................46

LES DIFFERENTS TYPES DE FONDATION.......................................................................49GENERALITES

..........................................................................................................................49

Prambule ...........................................................................................................................49 Dispositions constructives communes.................................................................................50 Vrifications et contrles communs ....................................................................................50 EMBASE POIDS .........................................................................................................................51 Description..........................................................................................................................51 Donnes gotechniques.......................................................................................................52 Justifications .......................................................................................................................52 EMBASE POIDS SUR SOLS RENFORCES PAR COLONNES BALLASTEES .........................................54 Description..........................................................................................................................54 Donnes gotechniques.......................................................................................................55 Fonctionnement des colonnes ballastes ............................................................................56 Justifications .......................................................................................................................57 Dispositions constructives...................................................................................................60 Vrifications et contrles ....................................................................................................62

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5.4. 5.4.1. 5.4.2. 5.4.3. 5.4.4. 5.4.5. 5.4.6. 5.4.7. 5.4.8. 5.5. 5.5.1. 5.5.2. 5.5.3. 5.5.4. 5.5.5. 5.6. 5.6.1. 5.6.2. 5.6.3. 5.6.4. 5.6.5. 5.6.6.

EMBASE POIDS SUR SOLS RENFORCES PAR INCLUSIONS RIGIDES ..............................................63 Description..........................................................................................................................63 Donnes gotechniques.......................................................................................................65 Fonctionnement des inclusions rigides ...............................................................................65 Justification de linclusion ..................................................................................................67 Matelas de rpartition.........................................................................................................75 Dispositions constructives...................................................................................................79 Vrifications et contrle......................................................................................................80 Plateforme de travail / dispositions constructives ..............................................................81 FONDATIONS SUR PIEUX ..........................................................................................................82 Description..........................................................................................................................82 Donnes gotechniques.......................................................................................................82 Justifications .......................................................................................................................82 Dispositions constructives...................................................................................................85 Vrification et contrle .......................................................................................................85 FONDATIONS MIXTES OU COMPOSITES ..............................................................................86 Principes de fonctionnement...............................................................................................86 Description..........................................................................................................................87 Donnes gotechniques.......................................................................................................88 Justification des pieux.........................................................................................................88 Dispositions constructives...................................................................................................92 Vrifications et contrle......................................................................................................94

ANNEXE A (INFORMATIVE) LEXIQUE .......................................................................................96 A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 A.8 A.9 A.10 A.11 ACTION GEOTECHNIQUE .............................................................................................................96 CHARGE OPERATIONNELLE .........................................................................................................96 MAITRE DE LOUVRAGE ..............................................................................................................96 MAITRE DOEUVRE .....................................................................................................................96 CONTROLEUR TECHNIQUE...........................................................................................................96 GEOTECHNICIEN .........................................................................................................................96 EXPLOITANT ...............................................................................................................................97 TUDE GEOTECHNIQUE ...............................................................................................................97 MAITRISE DUVRE ....................................................................................................................98 CONTROLE TECHNIQUE............................................................................................................98 DIVERS ....................................................................................................................................98

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ANNEXE B : DEVELOPPEMENT SUR LE CALCUL DE QREF, DEFINITION DE LA LUNULE ET DE SREF.....................................................................................................................99 B.1 INFLUENCE DU % DE SEMELLE ENTIEREMENT COMPRIME SUR LE TAUX DE TRAVAIL MAXI DU SOL 99 B.2 B.3 DEFINITION DE LA ZONE ENTIEREMENT COMPRIME .....................................................................99 COEFFICIENT REDUCTEUR IE DU A LEXCENTRICITE DE LA CHARGE DANS LE CAS DUNE ............................................................................100

FONDATION SOUS CHARGE VERTICALE EXCENTREE

B.4

DEFINITION DE LA SURFACE COMPRIMEE SCOMP ET DE LA SURFACE DE REFERENCE SREF ............100

ANNEXE C : COURBES DE DEGRADATION DE G EN FONCTION DE LA DISTORSION ; EXTRAITS PS92 DONNANT LES ORDRES DE GRANDEURS DE VS ....................................101 C.1 C.2 POUR DES MATERIAUX ARGILEUX .............................................................................................101 POUR DES MATERIAUX GRANULAIRES .......................................................................................102

ANNEXE D : CALCUL DE PLE SELON LA METHODE DE LA SEMELLE FICTIVE ..........103 ANNEXE E : VALEURS TABULEES DE FCVD .............................................................................104 ANNEXE F : REFERENCES ............................................................................................................105 F.1 F.2 F.3 F.4 F.5 F.6 F.7 F.8 F.9 RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE ...........................................................................................105 EOLIENNES ...............................................................................................................................107 AUTRES REFERENCES NORMATIVES ..........................................................................................108 ARTICLES ..................................................................................................................................108 TEXTES LEGISLATIFS.................................................................................................................109 CONTROLE TECHNIQUE .............................................................................................................109 SEISMES ....................................................................................................................................110 DIVERS .....................................................................................................................................110 AUTRES DOCUMENTS ................................................................................................................111

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Notations et unitsNotations latinesNotation Ap Asw B c C Cmax d dx d1 d2 e E Ec Ed Eeq Emax Eoed Eyst EM Descriptif (en franais) Section droite de linclusion ou de la colonne Aire de la section des armatures deffort tranchant Largeur de la fondation comprimant le sol = 2 / n / 2 / Kpv / 2 Kph 1 lo Cohsion effective Coefficient tenant compte de la consistance quil est ncessaire de donner au bton d = 1 - n c / (1 + n c) Diamtre des grains solides x pour-cent de passant. Longueur du mcanisme de rupture Longueur du mcanisme de rupture Excentrement de la charge verticale = M/V Module d'Young (pour des dformations comprises entre 10-3 et 10-4 ) Module sphrique (Mnard) Module dviatorique (Mnard) Module de dformation quivalent Module dYoung pour une dformation de lordre de 10-6 Module domtrique Module de Young pour une dformation de lordre de 10-2 Module conventionnel dtermin lors de l'essai pressiomtrique Mnard normalis Moyenne harmonique des EM Essai de plaque : module de premier chargement Essai de plaque : module de deuxime chargement Module dYoung du matriau de llment rigide Valeur caractristique de la rsistance conventionnelle du bton ou coulis Contrainte de calcul en compression de linclusion Rsistance la compression du matriau de llment rigide Rsistance caractristique en compression du bton mesure sur cylindres 28 jours Rsistance caractristique en compression du bton mesure sur cylindres au temps t Rsistance caractristique la compression du bton du coulis ou mortier dune inclusion [m] [m] [m] [m] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]3

Unit [m] [m] [m]

[Pa]

E mEqEV1 EV2 Ey fc* fcd fcj fck fck (t) fck*

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Notation fct fctd fctk0.05 fctm fcvd fwd fs fe Feau Fz ou V FzELU Fzmin ou o G Gcoldyn Geq Gmax Gdyneq Gsoldyn

Descriptif (en franais) Rsistance en traction directe du bton Rsistance de calcul en traction du bton Fractile 5% de la rsistance caractristique en traction du bton Valeur moyenne de la rsistance en traction directe du bton, Rsistance de calcul en cisaillement et compression du bton Rsistance de calcul de lacier (= fe/s) lELU Frottement latral unitaire local (au pntromtre statique) Limite lastique du matriau dans le cas dinclusions mtalliques Force verticale de soulvement exerc par leau sur le massif Force verticale de compression exerce sur le massif Compression Charge verticale minimum de compression transmise au sol par la semelle Acclration de la pesanteur terrestre Module de cisaillement (pour des dformations comprises entre 10-3 et 10-4) Module de cisaillement 10-4 dans les colonnes ballastes Module de cisaillement quivalent du systme sol-colonne Pour les plages de dformations de 10-3 10-4 Module de cisaillement 10-6 de distorsion Module de cisaillement dynamique quivalent Module de cisaillement 10 dans le sol autour des colonnes ballastes Profondeur dencastrement du massif Enfoncement mini de la semelle Longueur du mcanisme de rupture Enfoncement maxi de la semelle Longueur du mcanisme de rupture Effort tranchant en tte de colonne fictive situe dans le matelas au droit de linclusion Epaisseur de matelas minimum Effort de cisaillement repris en sous face de semelle par le matelas Force horizontale exerce sur le massif Force horizontale exerce sur le massif lELU Epaisseur du matelas Facteurs de correction pour une fondation superficielle Facteur de rduction de portance pour la combinaison dune charge incline et dune pente Inertie de la semelle Inertie dun pieu Inertie de linclusion rigide-4

Unit [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]

[Pa] [Pa] [N] [N] [N] [N] [m/s2] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [m] [m] [m] [m] [m] [N] [m] [m] [N] [N] [m]

hh1 h1 h2 h2 hi hr hs H HELU Hmat I, i, ie i I I I

[m4] [m4] [m4]

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Notation J

Descriptif (en franais) n 2 / 8 Coefficient fonction de la mthode de forage Coefficient fonction de llancement Coefficient fonction du type douvrage Coefficient de portance Coefficient de portance Raideur verticale Raideur horizontale de linclusion ou du pieu en tte Raideur verticale de linclusion ou du pieu Raideur horizontale minimale impose du massif selon les axes xx, yy et zz Coefficient de raction de la fondation Raideur du sol Raideur verticale du sol Raideur verticale statique Kvs = q/w Raideur en rotation Raideur en rotation CT (Court Terme) Raideur en rotation LT (Long Terme) Raideur en rotation quand le massif nest pas soulev Raideur en rotation petite dformation (de 10 10 ) Longueur dune fondation (inclusion, pieu ou colonne ballaste) Longueur de transfert Moment de renversement appliqu sur le massif Moment maxi en tte de pieu = Mxy - n . Mi Moment lELU Moment de renversement = (n-1)/n Porosit Facteur damlioration = appl / sol nombre de colonnes sous la surface de rfrence Sref Nombre dinclusions ou de pieux Terme de cohsion Terme de profondeur Pression de fluage Pression limite pressiomtrique Pression limite pressiomtrique nette Pression limite de calcul plci = pli * [(1+i)]-5 -3 2

Unit [m] [-] [-] [-] [-] [-] [N/m/m] [N/m] [N/m] [N/m] [N/m] [N/m] [N/m] [N/m] [Nm/rad] [Nm/rad] [Nm/rad] [Nm/rad] [Nm/rad] [m] [m] [Nm] [Nm] [Nm] [Nm] [Nm] [-] [-]

k1 k2 k3kc kp kv Kph Kpv Kx Ky Kz Kh Ks Kv Kvs K KCT KLT KNS K,dyn L lo M Mi M MELU M m

nn n

[-] [-] [-] [-] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]

nNc Nq pf pl pl* plci

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Notation ple ple* pli plmax plmin q q0 q1 q2 qa qapp qc qce qcci qci qcEq qcm qcol qd qmat qp qp qP;l qr qre et qrp : qref qrefELS qrefELU qS qS qS qS;l qsol Qcol

Descriptif (en franais) Pression limite quivalente Pression limite nette quivalente Pression limite mesure de la tranche i Pression limite maximum mesure Pression limite minimum mesure Kvs = q/w =z Contrainte en sous-face du matelas (au droit de linclusion) Contrainte en sous-face du matelas (au droit du sol) Contrainte dans les colonnes ballastes Contrainte reprise moyenne par le sol sur la maille Rsistance de pointe (ou rsistance de cne) Rsistance de pointe (ou rsistance de cne) quivalente Rsistance de pointe de calcul de la couche i Rsistance de pointe de la couche i Moyenne harmonique de qc Rsistance de pointe moyenne Contrainte dans les colonnes Rsistance de pointe au pntromtre dynamique Contrainte admissible dans le matelas en tte dinclusion Portance du sol sous la semelle Contrainte transmise linclusion par le matelas Rsistance unitaire de pointe des inclusions Contrainte verticale de rupture qr dune colonne isole cf. dfinitions 5.4 dans les Recommandations colonnes ballastes du CFMS (2011) Contrainte maxi applique sur le sol Contrainte de calcul ELS Contrainte de calcul ELU Frottement latral unitaire limite Contrainte sous la semelle Contrainte transmise au sol compressible par le matelas Contrainte de rupture sous la semelle Portance globale (cas des colonnes ballastes) Valeur de la sollicitation maximum dans la colonne ballaste

Unit [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [N]

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Notation Qi Qmax Qp Qsem r r* Rb Rf Rs st s S Scol Scomp Sd Ssem Smaille Sr Sref T(z) v Vi VP VRd,s Vrdmax VS

Descriptif (en franais) Valeur de sollicitation de la colonne fictive situe dans le matelas au droit dune inclusion Charge verticale maximum de compression par lment rigide vertical induite par le moment de renversement Charge verticale par inclusion sous chargement centr Charge en compression repris par le sol en sous face de semelle Rayon du massif circulaire de mme section que le massif dolienne Rayon du massif circulaire de mme section que la surface entirement comprime Portance en pointe de linclusion Rapport de frottement Portance en frottement de linclusion Espacement des spires Tassement Section pleine dun pieu Section comprime de la colonne Surface rellement comprime sous la semelle Section droite de la dallette Surface totale de la semelle Surface dune maille Degr de saturation Surface comprime de la lunule Frottement mobilisable Cf. J/v et vaut 2/2 Effort tranchant maximum dans une inclusion rigide Vitesse des ondes de compression (dites primaires) Effort tranchant admissible lELU du pieu ou de lIR en fonction de lacier mis en place Effort tranchant admissible lELU du pieu ou de lIR en fonction de la rsistance du bton Vitesse des ondes de cisaillement (dites secondaires) Tassement sphrique Tassement dviatorique Tassement total sous charge centre Teneur en eau Tassement relatif Enfoncement de la semelle Rotation de linclusion ou de la semelle Enfoncement maximal de la semelle

Unit [N] [N] [N] [N] [m]

[N] [-] [N] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [-] [m] [N] [m] [N] [m/s] [N] [N] [m/s] [m] [m] [m] [-] [m] [m] rd [m]

wc wdw

wwr(z) ws(0) y ymax

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Notation (z) z

Descriptif (en franais) Profondeur, variable des fonctions w(z), t(z) Bras de levier

Unit [m] [m]

Notations grecquesNotation cw 1 2 i cc cpl Descriptif (en franais) Coefficient rhologique (Fascicule 62, Mnard, = EM/E) Inclinaison des cerces Coefficient de lEC2 = Eoed/qc, = max/moy Compris entre 0 et 1,5 Taux de recouvrement (ou de couverture) dun sol renforc par Inclusions Rigides, gal au rapport de laire couverte par les ttes dinclusions et laire totale de la surface traite Coefficient qui dpend de la prsence ou non dune armature Coefficient de lEC2 dpendant de la prsence ou non darmature Taux dincorporation du renforcement par colonnes ballastes, gal au rapport de laire couverte par les ttes de colonnes et laire totale de la surface traite = Acol / Smaille Coefficient rducteur appliqu la raideur en rotation en fonction du pourcentage de surface comprime Coefficient rducteur appliqu la raideur en rotation en fonction du pourcentage de surface comprime K/ KNS Angle de frottement entre la semelle et le sol Dformation linique (l/l, l dplacement dans le sens de llment 1) Diamtre quivalent du massif Diamtre de linclusion, du pieu ou de la Colonne ballaste Diamtre du cercle o sont situes les inclusions les plus excentres Angle de rotation de lolienne autour dun axe horizontal Angle de frottement effectif Angle de frottement dune colonne ballaste Angle de frottement quivalent Angle de frottement rsiduel Angle de frottement du sol Distorsion ou dformation angulaire (2 ou 2 d t /l, d t = dplacement dans le sens perpendiculaire,) ( ne pas confondre avec les coefficients de scurit) Coefficient de scurit sur la pointe de linclusion Coefficient partiel sur le matriau de linclusion Coefficient de scurit sur la rupture du matelas au poinonnement Coefficient de scurit sur le frottement de linclusion [-] [-] [-] [-] [-] Unit [-]

1 2 ' c eq 'R s b c matelas ou mat s

[-] [-] [rad] % [m] [m] [m] [rad] [] [] [] [] [] %

[-]

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sf sol Eq. clim col cp. i 'mat max min moy s cp IR s

Coefficient de scurit sur le frottement semelle/sol Coefficient de scurit sur la portance du sol sous la semelle Coefficient de scurit sur langle de frottement Coefficient de Poisson coefficient de Poisson quivalent du sol renforc par colonnes ballastes ou par inclusions rigides Rsistance limite de calcul en compression Contrainte verticale en compression dans la colonne ballaste Contrainte moyenne de compression dans linclusion Contrainte de compression dans la colonne fictive surmontant linclusion ou la colonne Rsistance au poinonnement Contrainte maximale du sol sous la semelle Contrainte minimale du sol sous la semelle Fz/Ssem Contrainte verticale en compression hors emprise de linclusion ou de la colonne Angle de diffusion des bielles contrainte de cisaillement Contrainte de cisaillement dans la colonne fictive surmontant linclusion ou la colonne Contrainte de cisaillement hors emprise de linclusion ou de la colonne

[-] [-] [-] [-] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]

[Pa] [Pa] [Pa]

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AcronymeAcc AGAP ANR ASIRI CB CBR CCH CT DLC 400]) DR DTU ELS ELU ERP F IR LT MASW NS OPM PLU PPR PSV [Q] Demande de Renseignements Document Technique Unifi Etat Limite de Service Etat Limite Ultime Etablissement Recevant du Public Fondamental Inclusion Rigide Long Terme Multichannel Analysis of Surface Wave Non Soulev Optimum Proctor Modifi Plan Local dUrbanisme Plan de Prvention des Risques Profil Sismique Vertical Sondage / essai fournissant une information qualitative. A nenvisager quen complAccidentel Assurance qualit des prestations de services en Gophysique APpliques Agence Nationale de la Recherche Amlioration des Sols par Inclusions Rigides (Projet national) (www.irex-asiri.fr) Colonne Ballaste Californian Bearing Ratio Code de la Construction et de lHabitation Court Terme Cas de charges pour la conception (en anglais : Design Load Case, [Norme NF EN 61-

ment dautres essais (cf. USG "Recommandations sur les investigations minimales") QP R Quasi Permanent Rare

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[R]

Sondage / essai particulirement bien adapt. A envisager en priorit (cf. USG "Re-

commandations sur les investigations minimales") SOLCYP ZIG Sollicitations CYcliques des Pieux (Projet National et ANR) www.pnsolcyp.org Zone dInfluence Gotechnique

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Membres du groupe de travail PrsidentBerthelot Patrick Bureau Veritas

SecrtairesGlandy Lamadon Michel Thierry Soletanche-Bachy-Pieux Bureau Veritas

Membres rdacteursAguado Carpinteiro Dano Durand Durand Gauthey Jandel Lambert Martin Plomteux Thorel Pascal Luis Christophe Daniel Frdric J-Robert Eric Serge Alexander Cyril Luc Apave Socotec Ecole Centrale Nantes Bureau Veritas Fugro Spie Fondations Fondasol Keller CTE Mnard LCPC

Ont galement particip la rdactionAntoinet Bersch Bourne Bretelle De Muynck Denois Le Kouby Liausu Mazar Pal Reboul Eric Matias Gilles Sylvie Pascale Thierry Alain Philippe Bruno Olivier Michal Anta CTE Alios Cathie-Associates EDF-EN EDF-EN LCPC Mnard Egis Eiffage Terrasol

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Ont t consultsMarburger Niedermowwe Remillon Schacknies Puech Nills Vincent Meik Alain Nordex Enercon Repower Enercon SOLCYP

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ContexteOn rappelle que, conformment lavant-propos national de lEurocode 7 partie 1 et du A.P.1 (1), pendant la priode de transition ncessaire lachvement de cet ensemble de normes europen-

nes, les membres du CEN ont lautorisation de maintenir leurs propres normes nationales adoptes antrieurement .Par ailleurs, suivant lEurocode 7 (Norme NF EN 19971, 2005, Section 2 Bases du calcul gotechnique 2.1 (21)), les oliennes ouvrages trs grands ou inhabituels appartiennent la catgorie gotechnique 3 qui devraient normalement faire appel des dispositions ou rgles alternatives celles de cette norme . Ces Recommandations concernent le dimensionnement et le contrle des fondations doliennes et peuvent sinscrire dans le cadre de ces dispositions ou rgles alternatives. Les actions menes pour la conception, le calcul, lexcution et le contrle des fondations doliennes, sappuient en premier lieu sur les rgles en vigueur, et des dispositions complmentaires ont t incluses dans le prsent texte pour tenir compte des spcificits particulires de ce type douvrage. Ces Recommandations feront lobjet de mises jour en fonction des retours dexprience, cela compte tenu des progrs attendus dans la connaissance des sollicitations relles du sol (par le biais de linstrumentation doliennes), du comportement des fondations sous sollicitations cycliques (avancement du projet SOLCYP), de la mise en application des Eurocodes et du projet ASIRI sur les Inclusions rigides.

1.

INTRODUCTION

1.1. DEFINITIONS ET TYPES DEOLIENNESLes oliennes, dispositifs permettant de transformer lnergie du vent en nergie mcanique, sont gnralement classes en diffrentes catgories. Ce classement seffectue principalement en fonction de leur hauteur, de leur lieu dimplantation et du diamtre de leur rotor li la puissance produite.

1.1.1. Eoliennes essentiellement terrestre de plus de 12 mCes recommandations sappliquent aux oliennes axe horizontal, configuration amont (pales situes du ct de la tour expose au vent) ou aval, implantes sur le domaine terrestre (oliennes onshore). Elles sappliquent aux oliennes destination industrielle dont laxe de rotation du rotor est situ plus de 12 mtres au-dessus de la plateforme. En revanche, lutilisation de ces recommandations ne se justifie pas pour la vrification des oliennes domestiques de moins de 12 mtres.

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Les termes olienne , utilis prfrentiellement, arognrateur ou turbine vent dsignent une machine constitue des lments suivants :

1.1.1.1. Le rotorLe rotor est compos dun ensemble de pales et de larbre primaire. Le rotor est reli larbre secondaire de la nacelle par le moyeu. Cest llment qui reoit directement lnergie du vent.

1.1.1.2. La nacelleLa nacelle est lensemble situ au sommet de lolienne qui abrite linstallation de gnration de lnergie lectrique et ses priphriques (gnratrice, multiplicateur de vitesse, frein, refroidisseurs, ).

1.1.1.3. Le mt ou tourLe mt est la partie supportant la nacelle et le rotor. Il les place une hauteur suffisante pour obtenir les meilleures conditions de vent et pour assurer le mouvement libre des pales. On distingue les mts haubans, les mts en treillis (pour de petites oliennes) et les mts tubulaires. Seul le cas des oliennes mt tubulaire est trait dans ce document. Lensemble form du mt et du systme de fondation est communment dsign par structure de support.

Figure n1 : Schma de principe dune olienne.

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1.1.1.4. Le systme de fondationLe systme de fondation comprend en partie suprieure le socle qui assure la liaison avec le mt et les lments de fondations transmettant les charges au sol. Dans ce document, les lments de fondations envisags sont les suivants : fondations superficielles (embase-poids), cf. 5.2 fondations superficielles sur sol renforc par des colonnes ballastes, cf. 5.3 fondations superficielles sur sol renforc par des inclusions rigides, cf. 5.4 fondations profondes de type pieux, cf. 5.5 fondations mixtes ou fondations composites , cf. 5.6

Figure n2 : Schma de principe des diffrents types de fondation

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1.1.2. Eolienne offshoreLes oliennes offshore doivent faire lobjet dtudes spcifiques pour tenir compte des efforts particuliers agissant sur la structure (houle, chocs de navires, glace, ) et des conditions gotechniques spcifiques au milieu marin. Elles nentrent pas dans le cadre de ces recommandations.

1.1.3. Eoliennes de moins de 12 mLes oliennes de moins de 12 mtres ne rentrent pas dans le cadre des recommandations donnes dans ce document. En effet, ce type doliennes nobit pas aux mmes formalits vis--vis du code de lurbanisme mme si lobtention dun permis de construire et le respect de certaines dispositions ou lois sont de vigueur. Ces oliennes sont, pour la majorit des cas, usage domestique. Compte-tenu de leurs dimensions, elles sapparentent plus des dispositifs comme les lampadaires, les candlabres, les panneaux

1.1.4. oliennes repliables haubanesLes oliennes repliables haubanes visent limiter les dgts sur la structure en cas de temptes, douragans ou de tornades. On les trouve plus particulirement dans les zones fortement touches par ces phnomnes climatiques (Antilles, ile de la Runion, ). Elles devront faire lobjet dtudes spcifiques.

1.1.5. Parcs, fermes, groupes, champs On dsigne indiffremment par champ olien ou centrale olienne ou encore ferme olienne un ou plusieurs ensemble(s) doliennes concentres gographiquement et appartenant au mme matre douvrage ou fournisseur dlectricit. On rservera la notion de parc olien la description de lensemble des champs doliennes dans une rgion donne. Au sens des prsentes recommandations, on dsigne par groupe doliennes un ensemble doliennes construites dans une zone homogne du point de vue gologique et gotechnique (nature du sol, stratigraphie, proprits mcaniques, ).

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1.2. DOMAINE DAPPLICATION DE CES RECOMMANDATIONSCe document sadresse exclusivement aux oliennes terrestre de plus de 12 m, de taille moyenne (diamtre du rotor compris entre 12 et 60 mtres) ou dites gantes (diamtres de rotor suprieurs 60 mtres). Ce document ne sapplique pas directement : aux oliennes offshore ; aux oliennes haubanes. Pour les oliennes situes en zone sismique, une tude particulire doit tre mene pour tenir compte de ce risque. Ce document ne traite pas de cette situation.

1.3. DEFINITIONS DINTERET GENERAL1.3.1. Donnes du siteLes donnes du site sont les donnes environnementales, sismiques (non traites dans ce document), sur le sol et le rseau lectrique pour le site de lolienne. Les donnes du vent doivent tre les statistiques dchantillons sur 10 minutes, sauf indication contraire.

1.3.2. Conditions denvironnementLes conditions denvironnement que sont le vent, laltitude, la temprature, lhumidit, peuvent affecter le comportement de lolienne.

1.3.3. Conditions extrieuresCe sont les facteurs affectant le fonctionnement dune olienne que sont les conditions denvironnement (temprature, neige, glace, ) mais aussi les conditions dtat du rseau lectrique. Les conditions de vent constituent le facteur extrieur principal dont il doit tre tenu compte dans lintgrit structurale. Les proprits du sol revtent une importance significative dans la conception des fondations de lolienne.

1.3.4. Contraintes denvironnementAu sens des prsentes recommandations, les contraintes denvironnement rsultent de la prise en compte des plans de prvention des risques naturels (PPR, annexs aux Plans Locaux dUrbanisme PLU), tels que dfinis par larticle L562-1 du Code de lEnvironnement et dont les objectifs sont de rduire la vulnrabilit des personnes et des biens. Les risques valuer comprennent ; le risque

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dinondation, les sismes (non traits dans ce document), les mouvements de terrain, les incendies de fort, les avalanches

2.

REFERENTIEL

La liste complte des textes et normes cits dans ce texte est en annexe F.

2.1. CADRE REGLEMENTAIREDepuis le 1er octobre 2008, larticle R111-38(*) du Code de la Construction et de l'Habitation (CCH) est complt par un sixime point relatif au contrle technique doliennes dont la hauteur du mt et de la nacelle au dessus du sol est suprieure 12 mtres. Ces ouvrages sinscrivent donc dans le cadre de la Loi n78-12 du 4 janvier 1978, relative la responsabilit et lassurance dans le domaine de la construction modifie par la loi n 2008-735 du 28 juillet 2008 dite Loi Spinetta , et applicable sur tout le territoire franais.

Commentaire (*) : Ouvrages soumis obligatoirement au contrle technique prvu larticle L 111-23 du CCH. 2.1.1. Les principes de la loi SpinettaLa loi Spinetta comporte 3 titres dont les principes fondamentaux sont :

2.1.1.1. Titre I : Prsomption de responsabilit dcennale pour tout constructeur dun ouvrage.Est rput constructeur dun ouvrage : tout architecte, entrepreneur, technicien ou autre personne lie au matre de louvrage par un contrat de louage douvrage ; toute personne qui vend, aprs achvement, un ouvrage quelle a construit ou fait construire ; toute personne qui, bien quagissant en qualit de mandataire du propritaire de louvrage, accomplit une mission assimilable celle dun locateur douvrage.

2.1.1.2. Titre II : Contrle technique dans la ralisation des ouvrages.Le contrleur technique intervient la demande du matre de louvrage et donne son avis ce dernier sur les problmes dordre technique dans le cadre du contrat qui le lie celui-ci . cet avis porte notamment sur les problmes qui concernent la solidit de louvrage et la scurit des personnes.

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Il formule chaque stade de lopration un examen critique sur les documents qui lui sont transmis et il sassure que les vrifications techniques qui incombent aux constructeurs se droulent de manire satisfaisante. Le contrle technique est rendu obligatoire pour certaines constructions, suivant larticle R 111-38 du CCH et larticle 2 du dcret n 2007-1327 du 11 septembre 2007, dont les oliennes dont la hauteur du mt et de la nacelle au dessus du sol est suprieure 12 mtres .

2.1.1.3.Titre III & Titre IV : De lassurance obligatoire des travaux de btiment et lassurance des travaux de constructionToute personne physique ou morale, dont la responsabilit dcennale peut tre engage sur le fondement de la prsomption tablie par les articles 1792 et suivants du code civil, doit tre couverte par une assurance. Toute personne physique ou morale qui, agissant en qualit de propritaire de louvrage, fait raliser des travaux de construction , doit souscrire avant louverture du chantier une assurance garantissant, en dehors de toute recherche des responsabilits, le paiement de la totalit des travaux de rparation de la totalit des dommages.

2.2. REFERENTIEL NORMATIF2.2.1. Norme NF EN 61400-1 (juin 2006)La norme europenne NF EN 61400-1, 2005 prsente les exigences de conception des oliennes, notamment celles lies aux cas de charges. Elle nest pas destine fixer des exigences pour les oliennes installes en pleine mer, en particulier pour la structure de support (Elments dune olienne comprenant le mt et les fondations au sens du 3.49 de cette norme). Le dimensionnement des fondations dune olienne doit permettre : de reprendre des efforts verticaux et horizontaux, statiques ou transitoires dus lolienne ellemme, son fonctionnement, aux conditions de vents et ventuellement aux sismes (non trait dans ce document) ; de nengendrer que des tassements totaux et tassements diffrentiels compatibles avec le bon fonctionnement de lolienne. La dure de vie prvue la conception pour les classes I III doliennes (c..d. pour des vents ordinaires en site terrestre) doit tre au moins gale 20 ans ( 6.2 NF EN 61400-1). Les oliennes font lobjet dune directive Machine . Elles sont assujettie la directive europenne correspondante et soumises au marquage CE. La notion de machine est extensive et stend au mt de lolienne.

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2.2.2. Norme NFP 94-500 (dcembre 2006)Le dimensionnement de la fondation sappuie sur une investigation gotechnique adapte, une bonne connaissance des efforts et une estimation correcte des contraintes et des tassements, qui doivent faire lobjet des missions dingnierie gotechnique telles que dfinies dans la norme NFP 94-500. Les proprits du sol sur un site propos doivent tre values dans le cadre dune tude gotechnique, en se rfrant aux normes et rglements de construction locaux disponibles.

2.2.3. Norme de calculs des fondationsLes fondations classiquement retenues sont de type superficiel ou profond. Un traitement ou un renforcement du sol de fondation se pratique galement. Les rgles de calcul des fondations dpendent de leur nature (superficielle ou profonde). Les documents de rfrence1 en France sont actuellement : le fascicule 62 Titre V (MELT, 1993) ; les cahiers des charges particuliers valids ; les Recommandations sur la conception, le calcul, lexcution et le contrle des colonnes ballaste sous btiments et sous ouvrages sensibles au tassement dites Recommandations colonnes ballastes du CFMS (2011). la note dinformation technique de O. Combarieu, Calcul dune fondation mixte semelle-pieux sous charge verticale centre .

Commentaire : Le document dapplication nationale de lEurocode 0 (NF EN 1990-1/NA) propose un classement en catgories de dure dutilisation de projet (10, 25, 50 et 100 ans) et en catgories gotechniques engendrant 3 familles de base de justification : exprience et reconnaissance gotechnique qualitative ; reconnaissance gotechnique et calculs ; reconnaissance gotechnique et calculs approfondis.Les fondations des oliennes entrent gnralement dans la troisime catgorie.

1 Dans lattente de la parution de lEurocode 7 (NF EN 1997 1 & NF EN 1997-1/NA) pour le calcul gotechnique.

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2.2.4. Norme NF P 03 100 (septembre 95)Lactivit de contrle technique de la construction est exerce en conformit avec la norme franaise NF P 03 100 relative au Critres gnraux pour la contribution du contrle technique la prvention des alas techniques dans le domaine de la construction . La notion de contrle technique implique lexistence dun objet contrler et dun rfrentiel par rapport auquel sexerce ce contrle. Le rfrentiel est constitu par les dispositions techniques concernes par la mission de contrle et figurant dans les documents relatifs au domaine de la construction : les normes franaises ; les Documents Techniques Unifis (DTU) ; les rgles ou Recommandations professionnelles.

3.

CAS DE CHARGE ET SOLLICITATIONS DE CALCUL

3.1. INTRODUCTIONLes cas de charges lmentaires sont donns par le constructeur. Ils reprennent certaines situations conceptuelles classes dans la norme NF EN 61 400 (production lectrique, production dlectricit plus survenance de la panne, immobilisation). Ces diffrents cas de charges sont calculs sur la base dune dure de vie escompte de la machine (pm : 20 ans soit environ 175 000 heures).

3.2. ANALYSE DES CAS DE CHARGELes documents prendre en considration sont : la norme NF EN 61-400 ; et en complment les cahiers des charges particuliers des constructeurs. Les diffrents cas de charges doivent tre transmis non pondrs.

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3.3. DETERMINATION DES CAS DE CHARGE UTILISABLES VIS-A-VISDES FONDATIONSLe tableau 2 de larticle 7.4 (pages 34 et 35) de la NF EN 61-400 prsente 22 cas de charge, qui intgrent ou non le poids du massif.

Commentaire : Dautres cas de charge doivent tre pris en compte en complment sils sont relatifs lintgrit structurale dans la conception doliennes spcifiques (haubanes, repliables, ) mais ne font pas partie de ces Recommandations.Il y a lieu de dfinir pour chacun des cas les pondrations appliquer pour dterminer les sollicitations aux Etats Limites Ultimes (ELU) et de Service (ELS).

3.4. SOLLICITATIONS DE CALCUL AUX ELU / ELS3.4.1. Cas de charge dterminant vis--vis des fondationsCes cas de charges doivent tre classs par rfrence aux sollicitations de calcul habituelles : ELS Quasi permanent (QP) et ELS Rare (R) ; ELU Fondamental (F) et ELU Accidentel (Acc). Pour le dimensionnement des fondations, les cas de charge lmentaires (Design Load Case : DLC) pris en considration sont les suivants : situation conceptuelle n1 (production lectrique) ; cas de charge 1.1, 1.3, 1.4 et 1.5 cas de charge 1.2 situation conceptuelle n2 (production dlectricit + survenance de la panne) ; cas de charge 2.1, 2.2 et 2.3 cas de charge 2.4 situation conceptuelle n5 (arrt durgence) ; cas de charge 5.1 situation conceptuelle n6 (immobilisation [arrt ou ralenti]) ; cas de charge 6.1 et 6.3 cas de charge 6.2 cas de charge 6.4 situation conceptuelle n7 (immobilisation et conditions de panne) ; cas de charge 7.1 DLCAcc DLCRare DLCAcc Fatigue DLCRare DLCRare Fatigue DLCRare Fatigue

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Commentaire : A ce stade, et en attente des conclusions du projet national SOLCYP, les cas de charge fatigue ne sont pas prendre en compte pour le dimensionnement du systme de fondation vis-vis du sol. Ils interviennent pour la vrification de la structure et du bton arm du massif. Commentaire : Les constructeurs rajoutent parfois un cas DLC 1.0 considr comme un DLCQP. Les constructeurs doivent donner les cas les plus dfavorables pour chacun des cas de charge DLCqp, DLCRare, DLCAcc et fatigue . 3.4.2. Coefficients de pondrationHors cas de fatigue, pour dfinir les sollicitations de calcul aux ELS et ELU, il faut appliquer les coefficients de pondration du tableau n3.Facteurs partiels de pondration sur sollicitations Cas de charge DLCQP ELS perm ELU Fond DLCRare ELS Rare DLCAcc ELU Acc 1,0 0,9 ou 1,1 1,0 1,1 1,0 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 ou 1,35 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,125 x 1,05 Etats Limites ELU Fond FZ 1,0 ou 1,35 H 1,8 M 1,8 Eau 1,125 x 1,05

Tableau n 3 : Facteurs partiels de pondration sur sollicitations Commentaire : On rappelle que le torseur ramen la base de la fondation est compos de Fz leffort vertical de compression, H effort horizontal et M moment de renversement. Ce torseur doit prendre en compte la prsence ou labsence deau ; la pression rsultante de leau est prise en compte si le niveau de la nappe est au-dessus de larase infrieure du massif. Commentaire : On doit prendre en compte le facteur partiel de scurit qui gnre la situation de calcul la plus dfavorable.

3.5. VERIFICATION DES CRITERES DE DIMENSIONNEMENT3.5.1. Pourcentage de surface comprime en cas de fondations superficiellesIl sagit de semelles considres comme infiniment rigides, gnralement circulaires.

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On doit vrifier que les pourcentages de surface comprime (Scomp/ Ssem) sont au moins ceux du tableau n 4 :Facteurs partiels de pondration sur sollicitations* Cas de charge DLCQP ELS perm ELU Fond DLCRare ELS Rare DLCAcc ELU Acc 1,0 0,9 ou 1,1 1,0 1,0 1,0 1,1 75 50(**) 1,0 1,0 ou 1,35 1,0 1,125 x 1,05 1,0 1,5 100 50(**) Etats Limites ELU Fond FZ 1,0 ou 1,35 FEau 1,125 x 1,05 M 1,8 % de surface comprime aprs pondration Scomp/ Ssem % 50(**)

Tableau n 4 : Pourcentage de surface comprime aprs pondration* Le facteur partiel prendre en compte est celui qui gnre la situation la plus dfavorable. (**) Cette valeur est ramene 30 % dans les types de sol suivants (cf. classification 4.6.5.4)Types de sols selon tableau n 12 Craies Marno, Marno calcaires Roches B+ + C A+ + B A +B+

% Scomp / Ssem 30 30 30

Tableau n 5 : Pourcentage de surface comprime aprs pondration ; complments pour sols raides 3.5.2. Critre de portanceLes contraintes de calcul du sol permettent de justifier la fondation aux Etats Limites de Service (ELS) et aux Etats Limites Ultimes (ELU). les sollicitations de calcul aux ELU dduites des cas de charge DLCQP, DLCRare et DLCAcc (aprs pondration) permettent de dterminer la contrainte de calcul qrefELU (ELU fondamental au sens du Fascicule 62-Titre V [MELT, 1993]) ; les sollicitations de calcul aux ELS dduites des cas de charge DLCQP et DLCRare (sans pondration) permettent de dterminer la contrainte de calcul qrefELS (ELS respectivement quasi-permanent et rare au sens du Fascicule 62-Titre V [MELT, 1993]. Ces valeurs sont comparer aux valeurs limites de rsistances du sol tablies dans le cadre dune tude gotechnique.

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On doit attirer lattention sur le rle majeur du paramtre % de surface comprime , qui, comme le montre la figure n 6 pour des semelles circulaires, peut majorer la contrainte maximale 8 fois la contrainte obtenue sous la mme charge verticale suppose centre quand ce pourcentage vaut 30%.

.

Figure n 6 : Corrlations entre excentricit, % de surface comprime Scomp/Ssem et contrainte maximale Commentaire : La surface comprime Scomp , utilise ultrieurement et propose dans la figure n 6, est celle obtenue en ngligeant les parties souleves. La surface de rfrence Sref est une surface fictive de compression utilise dans les vrifications de portance globale. Ces deux surfaces sont dfinies en annexe B.Conformment aux rgles en usage, on doit vrifier la contrainte de rfrence de calcul par rapport la contrainte admissible aux ELS et aux ELU ; cette contrainte de rfrence qref vaut, en fonction des contraintes minimum min et maximum max sous la semelle : qref = (3 . max + min) / 4 avec min 0quation 1

Cette contrainte de rfrence peut aussi se calculer pour une surface rectangulaire selon lapproche de Meyerhof, et pour une surface circulaire selon le modle de la lunule (cf. Annexe B).

3.5.2.1. Modle gnralA lELU, la contrainte de rfrence peut tre calcule comme suit :

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moy = FzELU/Ssem ; 2 = max/moy (cf. courbe en trait plein de la figure n 6) ;e = MELU/FzELU qref = 3 . 2 . moy / 4 si min = 0 Exemple tir de la figure n 5 : e/ = 0,35 > 1/8 % surface comprime : 30% Sref

quation 2 quation 3 quation 4 quation 5

2 = max/moy = 8, et min = 0qref = 3 . 2 . moy / 4 = 6 moyquation 6

3.5.2.2. Modle de la lunule pour une surface circulaireLa contrainte de rfrence peut tre aussi calcule partir de la mthode dite de la lunule telle que dfinie en annexe B. la surface de rfrence Sref est la zone hachure de la figure en annexe B (lunule : limite par deux arcs de cercles symtriques par rapport un axe situ e = MELU / FzELU du centre de lolienne). qref = FzELU/ Srefquation 7

Commentaire : Dans le cas dune fondation circulaire, les deux calculs de qref conduisent des rsultats trs proches.Il convient de vrifier que le systme de fondations choisi est compatible avec la contrainte maximale.

3.5.3. Vrification au glissementOn doit vrifier lELU HELU < Fzmin . tan / s,quation 8

Commentaire : est langle de frottement entre la semelle et le sol quon assimile langle de frottement ' du sol, s est un coefficient de scurit valant 1,2 sous combinaisons fondamentales et 1,1 sous combinaisons accidentelles et Fzmin est le minimum de compression transmis au sol par la semelle. Pour les lments de fondation couls en place il faut utiliser langle ltat critique du matriau. La norme soutnements fait observer en complment que est souvent suprieur critique. Pour les lments prfabriqus, cest 2/3 de langle ltat critique. La valeur de ' prendre en compte est tablie dans le cadre dune tude gotechnique.En gnral, on ne prend pas en compte la bute du sol, ni la cohsion du sol.

Commentaire : Les efforts horizontaux en sous-face de la semelle sont donc gaux ceux appliqus en tte de semelle. Nanmoins, dans le cas o le massif est coul en pleine fouille, on pourra faire parti-

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ciper la bute de la semelle jusqu une valeur dtermine lors de ltude gotechnique, quon limitera cependant 30% de la valeur maximale de la pousse passive. 3.5.4. Critre de rotation long terme (LT)Le constructeur fournit gnralement une valeur de critre de rotation limite (en mm/m) lELS. Cette valeur ne doit jamais tre dpasse durant la vie de louvrage. Elle prend en compte les dformations permanentes sous leffet de vent normal (il pourra tre retenu les valeurs issues de la combinaison DLCQP avec des caractristiques long terme ), mais aussi des effets court terme correspondants des vents plus importants issus des cas de charge DLCrare ou DLCAcc (calculs sur la base des caractristiques court terme ). On dsigne par coefficient de raideur en rotation (exprim en MNm/ rad ou un multiple) le rapport du moment de rotation Mxy appliqu la fondation sur la rotation de celle-ci.

= Mxy / KK (en MNm/rad) avec : KLT coefficient de raideur en rotation long terme valu pour DLCQP

quation 9

calcul partir des formules habituelles de la mcanique des sols (laboratoire,essais pressiomtriques ou pntromtriques), KCT coefficient de raideur en rotation court terme non pondr valu pour DLCrare DLCQP (ou pour DLCAcc - DLCQP en conformit avec le cahier des charges du constructeur),

calcul partir des formules de godynamique et des modules de cisaillement G,(cf. 4.6.3.2),

calcul partir de modles analytiques numriques, ou dfaut, calcul partir des valeurs LT de la mcanique des sols dans le domaine des dformations de lordre de 10-2 et en multipliant cette valeur par 2.

3.5.5. Critre de raideur en rotation K dyn 3.5.5.1. Raideur en rotationLes constructeurs imposent une valeur minimale de la raideur en rotation petite dformation (de 10-5 10-3) Kdyn pour viter les phnomnes de couplage avec les parties mcaniques de la machine. Cette valeur est prendre en compte sous tous les cas en fonctionnement de la machine : DLCQP

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et certains DLCRare en conformit avec les cahiers des charges des constructeurs (cas des situations conceptuelles n1 & n2 de la norme NF EN 61 400). Les calculs de la raideur en rotation ncessitent de connatre pour un massif de fondation : ses dimensions (diamtre, aire ) ; le pourcentage de surface comprime ; et par couches de sol, les courbes de variation des modules dlasticit E et des modules de cisaillement G en fonction de la distorsion , le coefficient de Poisson . Dans la mesure o le sol reste entirement comprim sous la totalit du massif de fondation et si on reste dans le domaine lastique, on pourra utiliser les coefficients de raideur KNS (cf. tableau n16 du paragraphe 5.2.3.3.1.1) sur la base dun module de cisaillement G pris dans la plage de dformation adquate.

Commentaire : Dans le cas o le sol ne reste pas entirement comprim, il y a lieu de prendre un coefficient rducteur = K / KNS appliqu la raideur en rotation en fonction du pourcentage de surface comprime (Scomp/Ssem). Le calcul de 1 se fait par analogie la Rsistance des Matriaux avec une solution implicite par itrations successives.

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En premire approche, les valeurs de sont reprsentes en fonction du rapport Mxy / Fz (Mxy non pondr et Fz non pondre) et du diamtre de la fondation = 2 r dans le graphique suivant.

Figure n 7 : Valeurs du coefficient rducteur appliqu la raideur en rotationExemple dapplication : (Mxy/Fz)/(diam/8) = 2,3 % comprime = 50% et 1 = 0,35, K = 0,35 KNS

3.5.5.2.Raideurs statique et dynamique Pour des distorsions de lordre 10-2 10-3, les raideurs en rotation sont usuellement qualifies comme statiques . Pour des distorsions de lordre 10-6 10-4, les raideurs en rotation sont usuellement qualifies comme dynamiques . Dans le cadre de ces Recommandations, les raideurs en rotation statiques sont utiliser pour la vrification des tassements et des dformations, et les raideurs en rotation dynamiques permettent de sassurer de labsence de phnomne de couplage entre le sol, la fondation et la machine.

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3.5.6. Critres de raideur en dplacementIls sont parfois fixs par le constructeur, et sont lis aux raideurs horizontales (Kx, Ky), et verticales Kz

Commentaire : On dsigne par coefficient de raideur vertical ou horizontal (exprim en N/m ou un multiple) le rapport de la force verticale Fz ou horizontal H applique la fondation sur le dplacement vertical ou horizontal w de celle-ci.Les raideurs calcules doivent tre suprieures aux valeurs imposes par le constructeur.

4.

GEOTECHNIQUE ET PARAMETRES DE DIMENSIONNEMENT

4.1. INTRODUCTIONOn rappelle que lenchanement des missions types dingnierie gotechnique est dfini par la norme NF P 94-500. Celui-ci comprend notamment au stade tudes : une tude gotechnique davant-projet (G12) qui identifie les alas majeurs, sassure de la bonne adquation entre la nature et la profondeur des terrains rencontrs avec ceux proposs par les cartes gologiques et estime les caractristiques mcaniques de chaque couche. Elle prconise un ou plusieurs types de fondations ; une tude gotechnique de projet (G2) ; si la mission pralable (G12) a identifi des alas majeurs, elle doit dfinir les dispositions pour en limiter les consquences (par exemple, ralisation dune tude de microgravimtrie prconisant un dplacement de lolienne ou une injection des karsts situs sous son emprise), de plus, dans le cadre de cette mission, le gotechnicien doit vrifier que la fondation respecte les critres gotechniques ainsi que ceux mentionns dans le cahier des charges du fabricant doliennes et doit dfinir galement des modules dans les diffrentes plages de dformations. Il comprend aussi au stade excution : ltude et le suivi gotechniques dexcution (mission G3) ; la supervision gotechnique dexcution (mission G4).

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4.2. ELEMENTS A FOURNIR AU GEOTECHNICIENLe matre douvrage, assist par son matre duvre, doit fournir au gotechnicien (conformment au 3.47-Donnes du site de la NF EN 61-400 de juin 2005) : limplantation du projet ; le nivellement du projet ; le plan topographique ; le plan des rseaux existants et la liste des concessionnaires pouvant tre concerns (DR : Demande de Renseignements [dcret 91-1147]) ; les Plans Particuliers des Risques (PPR) ; les critres denvironnement ; les diffrentes descentes de charge (conformment au chapitre 3 des prsentes Recommandations) ; les exigences imposes en termes de : tassement w et dformations , distorsion , raideur, contraintes requises du sol (le cas chant).

4.3. DONNEES GEOTECHNIQUESLes tudes gotechniques successives permettent de prciser : le primtre gotechnique au sens de la norme NF P 94 500, 2006 (Zone dInfluence Gotechnique [ZIG], stabilit de pente, etc.) ; la gologie et la stratigraphie ; lhydrologie et hydrogologie du site ; les niveaux deau ; lagressivit (eau et sol) ; un modle gotechnique dcrivant les diffrentes couches prendre en compte, et dfinissant par couche (liste non exhaustive) ; lpaisseur, la nature des terrains (cf. tableau n12 du 4.6.5.4, et norme ISO 14688-1 et 2 et 14689-1 et 2), les permabilits, si ncessaire, une pression limite moyenne ou une valeur au pntromtre statique moyenne,

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les modules (cf. chapitre 4.6),

Eyst pour une dformation de lordre de 10-2 [souvent dnomms modulesdYoung ]

E ou G pour des dformations comprises entre 10-3 et 10-4le coefficient de Poisson . les dispositions constructives ; les hypothses gotechniques de dimensionnement, les types de fondations et leurs justifications (cf. 4.6).

4.4. RECONNAISSANCE MINIMALE HORS ZONE DANOMALIESOn dfinit lanomalie comme tant par exemple (liste non exhaustive) : zone de dissolution, carrire, ordure mnagre, karst, remblais de forte paisseur, zone dinstabilit, zone glisse On dfinit le programme des reconnaissances : par zones homognes au sens gologique et en tenant compte du nombre doliennes ; par olienne.

4.4.1. Par groupe (ou zone) homogne au sens gologique 4.4.1.1. DfinitionUne zone homogne au sens gologique est un site pour lequel la nature et la stratigraphie gologiques sont considres homognes. Un groupe doliennes reprsente le nombre doliennes construire dans une zone homogne.

4.4.1.2. Carottage avec prlvements (NF EN ISO 22475-1)Les prlvements minimaux sont raliss raison de un par facis gotechnique ; ils permettent : lidentification des matriaux (prlvements remanis) ; la caractrisation des proprits gomcaniques (prlvements intacts) : mesure de ' et c selon norme NF P 94 074.

4.4.1.3.Pizomtre (NF EN ISO 22475-1)Un pizomtre permet la ralisation de mesures ponctuelles dans le temps. Le suivi des mesures est raliser le plus tt possible avant le dmarrage de la construction. Les conditions de ralisation devront tre conformes la norme. Nous rappelons quil faut viter : le colmatage des crpines (filtre denrobage et remblai de graviers) ;

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les venues deau dorigine mtoriques en tte (massif bton en tte coul en pleine fouille et tte de protection). La dure minimale de relevs sera de 12 mois avec une intervention minimale mensuelle.

4.4.1.4. Essais gophysiquesIls sont dcrits dans le document de lAGAP Code de Bonne Pratique en Gophysique Applique . On utilisera plus particulirement les essais de type : Cross-Hole, MASW, sismocne ou quivalent. Ils doivent permettre : de mesurer au moins Vs, voire Vp et donc de dterminer le module de cisaillement Gmax 10-6 de distorsion, voire le coefficient de Poisson .

4.4.1.5. Nombre minimal et nature des sondagesLe tableau n8 rsume le nombre et le type de sondages raliser.Nombre minimal et nature des sondages. Nombre doliennes par groupe 16 7 12 13 18 A partir de 19 Carottages + prlvements dchantillons 1 2 3 4 + 1 par tranche de 6 Pizomtres 1 pour 2 oliennes 5 6 7 + 1 par tranche de 6 * Mesures gophysiques au moins de Vs 1 1 2 2 + 1 par tranche de 20

Tableau n 8 : Nombre minimal et nature des sondages par groupe doliennes* selon les domaines de classement de sol (cf. 4.6.5).

4.4.2. Par olienneDe plus, par olienne, on ralise au minimum 4 sondages (1 au centre et 3 en priphrie [entre 5 15 m du centre]) dont : 1 sondage in situ [R] au centre ; soit pressiomtrique selon la norme NF P 94-110-1 avec essais pressiomtriques tous les mtres, soit au pntromtre statique (qc, fs, Rf), selon la norme NF P 94-113.

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Commentaire : il est ncessaire de souligner que des fluctuations de la nappe peuvent occasionner une baisse significative des valeurs mesures dans la tranche possiblement non sature lpoque des essais qui deviendrait sature ensuite.trois sondages [Q] choisir en fonction de la nature des sols pour vrifier en particulier lhomognit (profondeur, ) des sols sous lemprise de la fondation ; soit au pntromtre statique (qc, fs, Rf), selon la norme NF P 94-113, soit pressiomtrique selon la norme NF P 94-110-1 avec essais pressiomtriques tous les mtres, soit destructif avec enregistrement de paramtres [cf. Reiffsteck et al (2010)], soit au pntromtre dynamique selon la norme NF P 94-114 ou au SPT selon la norme NF P 94-116, soit la pelle.

Commentaire : On trouvera la dfinition de [R] et [Q] dans le texte USG Recommandations sur les investigations gotechniques pour la construction (d. Le Moniteur n 5325 du 16 dcembre 2005) , avec pour mmoire : [R] : sondage / essai particulirement bien adapt. A envisager en priorit ; [Q] :sondage / essai fournissant une information qualitative. A nenvisager quen complment dautres essais. Commentaire : On prconise les sondages la pelle en cas de substratum rocheux rencontr faible profondeur. 4.4.3. Profondeur des investigations 4.4.3.1. Sondage carott et sondage ralis au centre de chaque olienneLa reconnaissance de sol doit permettre de dterminer les caractristiques de sol sur une profondeur gale ou suprieure celle sur laquelle les contraintes) induites par le massif sont encore sensibles et engendrent des dformations significatives. On pourra ainsi limiter la profondeur de reconnaissance sous le massif de la manire suivante : pour les massifs de type fondation superficielle de diamtre (cf. figure 2), la plus petite des deux valeurs : 1.5 fois le diamtre thorique du massif : 1.5 ,

commentaire : cette limitation 1.5 (et non pas 8 selon les errements) suppose quau-del, et en adquation avec la carte gologique, les sols ont des caractristiques suprieures ou gales celles mesures au dessus et quon peut Version 1.1 Finale 38 / 113 Version du 05 juillet 2011

ainsi ngliger les dformations de ceux-ci. Si cette hypothse nest pas avre, il faut prolonger la reconnaissancela profondeur laquelle les modules de sols sont suffisants pour ne plus engendrer des dformations significatives du massif, profondeur majore de 5 m.

Commentaire : pour des oliennes de 80 100 m de hauteur, une valeur de module Eyst suprieure 100 MPa peut tre considre. Commentaire : dans le cas dessai pressiomtrique, une valeur de module Em suprieure 1000 fois laugmentation des contraintes peut aussi tre considre.pour des fondations profondes de diamtre jusqu la plus grande des trois valeurs suivantes sous la pointe: 7 5 mtres /2

Commentaire : Cette dernire condition peut permettre de rpondre la problmatique de leffet de groupe.pour des fondations mixtes ou composites, et pour des sols renforcs par inclusions rigides ou colonnes ballastes de diamtre , on prend lenveloppe des deux cas prcdents.

4.4.3.2. Autres sondages en priphrieLa reconnaissance de sol doit permettre de vrifier lhomognit (profondeur, nature, ) des sols sous lemprise de la fondation. Elle peut donc tre limite en profondeur au toit du substratum sain ou de lhorizon de fondation.

4.5. EN PRESENCE DANOMALIEEn complment des prescriptions du paragraphe prcdent, et en conformit avec la norme NF P94500 pour identifier les alas majeurs et importants, il convient dapprofondir les investigations dfinies ci-avant par une analyse au cas par cas permettant de sassurer que les investigations intressent la totalit de lpaisseur de sol concerne par les anomalies et ayant encore une influence sur louvrage.

4.6. MODELE GEOTECHNIQUE4.6.1. Pour des dformations comprises entre 10-2 et 10-3Les paramtres principaux de calcul fournir pour les couches de sol qui intressent le projet sont les suivants :

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les domaines de classement des couches de sol (cf. 4.6.5.) ; les niveaux deau prendre en compte dans les calculs ; les caractristiques gomcaniques de rupture dfinies partir des essais in-situ et des essais de laboratoire (cf. annexe F) par exemple ; la pression limite nette pl*, la rsistance de pointe au pntromtre statique qc les rsistances de cisaillement : ' et c. les paramtres de dformation du sol permettant de calculer les tassements et les rotations du massif en fonction du niveau de dformation du sol, savoir : les valeurs du modules de dformation E, et du module de cisaillement G (cf. figure 9), en fonction du niveau de dformation des cas tudis (10-2 > > 10-3), les valeurs du coefficient de Poisson .

Commentaires : Pour les sols non saturs, les coefficients de Poisson court terme et long terme sont identiques et sont compris entre 0,20 et 0,35. Commentaires : Pour les sols saturs : long terme, doit tre compris entre 0,20 et 0,35 et court terme, est gnralement compris entre 0,30 et 0,45 4.6.2. Pour des dformations comprises entre 10-3 et 10-4Sous sollicitations cycliques, certains types de sol peuvent subir une dgradation de leurs caractristiques mcaniques lies par exemple une monte progressive des surpressions interstitielles, ou une attrition du sol. Le gotechnicien de lopration devra dfinir lventualit de ce risque. La reconnaissance de sol partir des essais in situ traditionnels doit tre complte par une campagne plus dtaille permettant de mesurer (cf. figure 9) : les paramtres trs faible dformation du sol (cf. 4.4.1.4 : essais gophysiques) ; les paramtres faible dformation du sol partir par exemple dessais au laboratoire (type essai la colonne rsonnante ou essai au triaxial cyclique).

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et ainsi destimer la courbe complte E/Emax et/ou G/Gmax en fonction de et/ou de .

Les diffrents modulesTypes de mesuresE/Emax G/Gmax100% 80% 60% 40% 20% 0%Essais in situGophysique (cross hole)

Colonne rsonnante

Triaxial et Oedomtre

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

Plage dtude des oliennes

Figure n 9 : Schma indicatif de principe (daprs F. Durand - CFMS oct. 2009) Commentaire : Ce schma nest que reprsentatif des diffrentes plages de dformations et ne doit en aucun cas tre utilis en dimensionnement. On pourra consulter en annexe C les courbes de dgradation de G en fonction de la distorsion pour des matriaux argileux et granulaires. Commentaire : Les vitesses dondes de cisaillement et de compression dtermines partir de mesures gophysiques pourront utilement tre compares aux valeurs moyennes habituelles donnes dans le tableau 5.2.1 de la norme NF P 06 013 [dites Rgles PS 92] rappeles dans lannexe C (chapitre C.2).Tout ou partie de ces paramtres est ncessaire pour, entre autres, le calcul des diffrents coefficients de raideur verticale, horizontale et en rotation.

4.6.3. Donnes gotechniques permettant le dimensionnement de la semelle 4.6.3.1. PortanceIl faut connatre sous la base du massif les pressions limites pl ou les valeurs pntromtriques statiques qc . Pour calculer la portance, on doit dterminer une pression limite quivalente ple* ou une valeur pntromtrique quivalente qce calcule partir des valeurs prcdentes mesures sur une hauteur de 1.5 sous la semelle (cf. annexe E.2 du fascicule 62-Titre V et 3.2.2 de la norme NF P11-211 [DTU 13.11]). Cette faon de dterminer les caractristiques moyennes des sols intresss sur 1.5 sous la semelle ne nous parat pas pleinement compatible pour les cas de fondations de grande dimension, en particu-

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lier parce quelle limite la valeur de calcul 1,5 fois la plus faible des valeurs mesures de pression limite. Nous proposons donc ci-aprs une mthode de calcul de qce et de ple approprie ce type douvrage permettant de mieux pondrer le poids dune valeur faible en fonction de sa profondeur par rapport la base du massif.

Les valeurs de ple et /ou de qce, en fonction dune gamme de diamtres sont tablies dans la cadre dune tude gotechnique. 4.6.3.1.1. Mthode propose de calcul de ple adapte aux semelles de grande dimensionPour tenir compte des variations de mesures de pl sur 1,5 , on propose la mthode de calcul suivante de ple, base sur la formule de la semelle fictive : chaque niveau i (i compris entre 0 et 1,5) de mesure de pression limite pli, on utilisera la formule de la semelle fictive avec une diffusion de 1H/2V pour dterminer la pression limite de calcul plci telle que plci = pli * [(1+i)] ; ple = min des pli * [(1+i)] ainsi calcules sur une profondeur 1,5 quation 10 quation 11

Commentaire : correspond au toit de la tranche (cf. exemple en annexe D). Cette mthode prsente lavantage de pondrer le poids dune valeur faible en fonction de sa profondeur par rapport la base du massif. Commentaire : Dans le cas dune semelle partiellement comprime, on limitera ces calculs 1,5 b, avec b dfini sur la figure suivante et en remplaant par b dans les quations 10 et 11.

Zone comprime

b

Figure n 10 : Dfinition de la dimension de la zone comprime : b (cf. annexe B) Commentaire : Dans le cas dun sol homogne caractris par des variations des pressions limites entre une valeur max plmax et une valeur min plmin telle que plmax/plmin 2,0 < 2,0 > 2,0 < 2,0 > 2,0 < 1,2 < 0,7 < 0,7 < 0,7 23 >3 10 50 - 100 % 100 200 % > 200 W (teneur en eau) 1 38 25 12 36 12 26 12 28 1,5 4,0 1,0 1,5 50 MPa 3Un principe de fondation superficielle de lolienne est tout fait envisageable et la reconnaissance de sol fournissant des modules de dformation statiques habituels Eyst est suffisante. pour que le projet soit dans le domaine n3, toutes les couches sur une profondeur gale 1,5 fois le diamtre du massif doivent se situer dans le domaine n3 ; si une couche de sol appartenant au domaine n2 se situe suffisamment en profondeur avec une faible paisseur, on pourra ventuellement se ramener au domaine n3 moyennant une tude spcifique.

4.6.5.4. ClassementEn reprenant les types de sols tirs du Fascicule 62-Titre V MELT, 1993), on propose le classement des domaines dcrits ci-dessus synthtiss dans le tableau Synthse des domaines dtudes . Dans la pratique, et sur une hauteur gale 1,5 fois la largeur du massif , il convient de dfinir les diffrentes couches de sols de caractristiques gologiques et mcaniques homognes. Les caractristiques moyennes de ces diffrentes couches de sol sont dtermines de la faon suivante : qcEq et EmEq sont obtenus en tablissant la moyenne harmonique (respectivement de qc et de Em) sur la hauteur de la couche considre, et limits 1,5 fois la plus faible des valeurs mesures.

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Types de sols dduits selon le tableau 11 A Argiles Limons B et CC+ A Sables Graves B C A et BCraies B B+ et C AMarnes Marno-calcaires A- et A A+ et B ARoches A+ et B

EmEq < 10 10 et 30 > 30 < 10 10 et 25 > 25 30 25 25 > 25

qcEq 10 < 10 10 et 20 > 20 20 15(*) -

Domaine 1 2 3 1 2 (**) 3 (**) 1 2 3 1 2 3 2 3

Eyst 10-2 < 15 15 et 50 > 50 < 15 15 et 50 > 50 < 15 15 et 50 > 50 < 15 15 et 50 > 50 50 > 50

Ey 10-4 (Valeur min de calcul retenir) (****) 250 (***) (****) 300 (***) (****) 300 (***) (****) 400 (***) (****) 600

Tableau n 12 : Synthse des domaines dtudes pour un sol quivalent sur une paisseur de 1,5 . (valeurs en MPa)(*) Plus essais complmentaires si refus prmatur. (**) Plus tude de liqufaction sous sollicitations cycliques raliser si D10 (diamtre du passant 10%) < 2 mm [Norme NF P 06-013-PS 92 Article 9.122]. (*** ) Dtermines partir de corrlations habituelles (****) Valeurs dfinir lors de la reconnaissance complmentaire. A-, A+, B-, B+, C-, C+ : Catgories supplmentaires celles proposes dans le Fascicule 62-Titre V. Les corrlations entre Eyst et Em sont donnes titre conservatif et intgrent un phnomne de fatigue li aux sollicitations cycliques.

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5.

LES DIFFERENTS TYPES DE FONDATION

5.1. GENERALITES5.1.1. PrambuleUn massif de fondation dolienne a gnralement une forme polygonale assimilable un massif circulaire de mme surface et de diamtre . Sa base est gnralement horizontale et se situe une profondeur dencastrement h par rapport au niveau de la surface.

h

Figure n 13 : Massif de fondation

Il peut tre fond (cf. 1.1.1.4) : soit sans renforcement du sol : il sagit dembase poids (5.2) ; soit sur sols renforc de colonnes ballastes [CB] (5.3) ; soit sur sol renforc dinclusions rigides [IR] (5.4) ; soit sur pieux : il sagit de fondations profondes (5.5) ; soit en fondations mixtes ou en fondations composites (5.6).

Commentaire : Les solutions de renforcement par Colonnes Mixtes (de type Inclusion Rigide surmonte dune tte en Colonnes Ballastes) doivent vrifier et respecter simultanment les recommandations et les dispositions des Colonnes Ballastes et des Inclusions Rigides telles quexplicites dans les 5.3 et 5.4. Commentaire : Pour les sols dont les caractristiques mcaniques sont susceptibles dvoluer significativement dans le temps (dcharges, remblais sous-consolids, vases et tourbes, ), on sorientera prfrentiellement vers des solutions de types fondations profondes, ou embases-poids aprs substitution de ces sols.

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5.1.2. Dispositions constructives communes 5.1.2.1. Vis--vis de nappe deauEn prsence de nappe, on prend toujours leffet de celle-ci. Les niveaux deau prendre en compte sont tablis dans la cadre dune mission gotechnique.

5.1.2.2. Vis--vis de leau de surfaceEn cas de risque daccumulation deau et de saturation du terrain jusqu un niveau suprieur la base de la fondation, on prend leffet de leau sauf pouvoir justifier dun drainage gravitaire prenne.

Commentaire : Les niveaux deau prendre en tenant compte de la topographie du site, de la stratigraphie, des permabilits des diffrentes couches et de la pluviomtrie de la zone, sont tablis dans la cadre dune tude gotechnique. 5.1.2.3. Vis--vis de laltration du fond de fouilleAprs rception du fond de fouille par le gotechnicien dans le cadre dune supervision gotechnique dexcution (Etape 3 de la norme NF P94-500), on prend les dispositions ncessaires pour protger le fond de fouille en cours de travaux. Selon la solution de fondation utilise, on ralise alors soit un bton de propret, soit une couche de protection de type plateforme de travail ou couche de support de fondation. On prendra des dispositions constructives ncessaires pour que cette couche de protection ne soit pas contamine par le sol support en fond de fouille (gotextile, couche anti-contaminante, ).

5.1.2.4. Vis--vis de la mise en bute des solsOn se rfrera au paragraphe 3.5.3

5.1.2.5. Longueur minimum du renforcement (CB, IR ou pieux)Sauf justifications particulires, la longueur minimale des renforcements est la hauteur des terrains situs en domaine n1 et/ou n2.

5.1.3. Vrifications et contrles communsLes dispositions des rglements en vigueur sappliquent et sont compltes par les suivantes.

5.1.3.1. Bton de massifLes documents du march prcisent le nombre et la nature des prlvements. Les frquences recommandes sont au minimum les suivants : de 1 prlvement pour 100 m3 de bton mis en place ; et de 1 prlvement par olienne ; cela raison de 6 prouvettes par prlvement.

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Les caractristiques du bton devront tre conformes la NF EN 206.

5.1.3.2. Vis--vis de la portance et de laltration du fond de fouilleA la fin de lexcavation, le gotechnicien vrifie la concordance du modle gotechnique avec la nature et lhomognit du sol en fond de fouille. En cas de niveaux dassise diffrents, le gotechnicien sassure que la rgle des redans est respecte. En cas dapport de matriaux, leur classification et leur portance doivent tre dfinies et contrles par le gotechnicien.

5.1.3.3. Vis--vis des hypothses hydrauliquesLe gotechnicien vrifie la validit du modle hydrogologique, en particulier labsence daccumulation des eaux surfaciques au niveau du massif.

5.2. EMBASE POIDS5.2.1. DescriptionUn massif de fondation dolienne a gnralement une forme polygonale assimilable un massif circulaire de mme surface et de diamtre . Sa base est gnralement horizontale et se situe une profondeur dencastrement h par rapport au niveau de la surface. Il sagit de semelles considres comme infiniment rigides.

h

Figure n 14 : Massif de fondation doliennes

Ce chapitre 5.2 sapplique dune part aux embases poids ralises directement sur le sol naturel mais galement aux embases poids ralises sur un sol substitu ou sur un sol amlior dans la masse par des techniques spcifiques qui ne font pas lobjet de ces Recommandations (du type Compactage Dynamique, Vibroflotation, Injection Solide)

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5.2.2. Donnes gotechniquesConformment aux usages [Fascicule 62-Titre V (MELT 1993)], pour justifier la portance et pour calculer les tassements et la rotation dun massif de fondation, il faut connatre le sol sur une hauteur thorique gale h + 8 , hauteur quon peut limiter dans le cas des massifs doliennes aux valeurs dcrites au 4.4.3.1 La portance est calcule partir dune pression limite quivalente ple* ou dune valeur pntromtrique quivalente qce .

Ces valeurs de ple et /ou de qce, en fonction dune gamme de diamtres sont donnes dans le cadre dune tude gotechnique. 5.2.3. Justifications 5.2.3.1. PortanceLa portance se fait par application des rglements en vigueur (exemple dvelopp ci-dessous : rgles pressiomtriques et pntromtriques) lELS et lELU. Dans tous les cas de charges ELS et ELU, on calcule max, min et qref = (3max + min)/4 conformment au 3.5.2 On vrifie pour la contrainte maxi qref que : qref < i kp ple* / sol + qo qref < i kc qce / sol + qoquation 23 quation 24

o sol est le coefficient partiel de scurit des rglements en vigueur sous semelle.

Commentaire : i calcul selon la norme en vigueur en fonction de linclinaison de la charge applique et de la proximit de la pente dun talus. Commentaire : En cas dessais pressiomtriques, on sassure que la pression maximale applique sur le sol nexcde pas la pression de fluage pf. 5.2.3.2. Tassement 5.2.3.2.1. Tassement globalDans le domaine de dformations statiques comprises entre 10-3 et 10-2, sous une charge apportant une contrainte q, on peut calculer le tassement w, et donc dterminer une raideur Kvs = q / w statique CT et LT

On rappelle que ces valeurs de Kvs CT et LT sont donnes dans le cadre dune tude gotechnique.

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5.2.3.3. RotationLa rotation est dfinie partir des grandeurs de la figure 15 par la formule suivante:

= (h2 - h) /

quation 25

Figure n 15 : Schma de rotation dun massif poidsLa raideur en rotation est dfinie comme K = M / 5.2.3.3.1.1. Cas particulier du sol entirement comprim Le tableau suivant donne les expressions littrales permettant de dterminer les valeurs des coefficients de raideur des ressorts pour des massifs circulaires rigides de rayon r dans le cadre dun milieu parfaitement lastique homogne semi-indfini et isotrope.Configurations Expressions de KNS (NS = Non Soulev) quation 26

Milieu infini

k NS

8 G r3 = 3 (1 - )

Cas du bicouche Couche 1 sur couche 2 H1 : paisseur couche 1

k NS

r 1 + 8 G1 r 3 6H = 3 (1 - 1 ) r G1 1 + 6 H G2 vrai si r < H1 < 2 r

Tableau n 16 : Expressions des raideurs en rotation pour un massif circulaire non soulevavec G = E / [2 (1+)]quation 27

Commentaire : Ces expressions, rapportes laxe principal dinertie, ne sont valables que dans la mesure o le sol reste comprim sous la totalit du massif circulaire de rayon r = / 2.Il est galement rappel que, sous ELS quasi-permanent (obtenu partir du cas de charge DLCQP), le sol sous la semelle doit toujours tre entirement comprim.

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Sous sollicitations ELSRare (obtenues partir de certains cas de charge DLCRare rappels au paragraphe 3.4.1 - situations conceptuelles n1 & n2 -), le sol peut ne pas tre entirement comprim ; il faut alors pondrer K dun coefficient (cf. 3.5.5.1 et figure n6) qui dpend du pourcentage de sol entirement comprim sous la semelle.

5.2.3.4. Vrification au glissementOn se rfrera au paragraphe 3.5.3 des prsentes Recommandations.

5.3. EMBASE POIDS SUR SOLS RENFORCES PAR COLONNES BALLASTEESCe chapitre sapplique exclusivement au renforcement de sol par la technique des colonnes ballastes sous les massifs de fondation doliennes. Il sagit de semelles considres comme infiniment rigides. Les colonnes ballastes sont ralises et contrles conformment aux Recommandations colonnes ballastes du CFMS (2011) et de la norme NF EN 14731 (Amlioration des massifs de sols par vibration). Les prsentes recommandations de ce document viennent en supplment de ces documents de rfrences, pour tenir compte du caractre spcifique des fondations doliennes. En cas de divergence, la condition ou la mthode la plus dfavorable doit tre utilise.

5.3.1. DescriptionCe type de renforcement de sol consiste mettre en place un groupe de colonnes verticales, constitues de matriaux granulaires, sans cohsion, mis en place par refoulement dans le sol et compacts par passes successives. Ces colonnes traversent les sols compressibles de manire amliorer et homogniser les conditions de sol sous la fondation. En complment du paragraphe 4.2 des Recommandations colonnes ballastes du CFMS (2011) , pour le cas particulier des oliennes, le transfert des charges (en particulier de cisaillement) doit se faire par lintermdiaire dune couche de rpartition en sous-face du massif de fondation.

Commentaire : Si les colonnes ballastes sont ralises depuis le fond de fouille sur une plateforme de travail en matriau naturel granulaire, cette plateforme peut faire partie intgrante de cette couche de rpartition. Si les colonnes ballastes sont ralises depuis le terrain naturel avant excavation, il convient de mettre en place un matelas de rpartition entre la tte des colonnes et la sous-face de la fondation.Le traitement dun sol par colonnes ballastes conjugue les actions suivantes, dont une seule ou plusieurs peuvent tre recherches :

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amlioration de la portance, rduction des tassements ; augmentation des caractristiques quivalentes du massif de sol trait (la rsistance au cisaillement horizontal, langle de frottement interne et les paramtres de dformation). Une colonne ballaste est un procd de renforcement de sol : ce nest ni un lment de fondation, ni une fondation profonde, et la fondation dun ouvrage reposant sur un sol trait par colonnes ballastes est toujours de type superficiel. Les paramtres de dimensionnement du renforcement de sol sont alors les suivants : la profondeur L des colonnes ballastes ; la surface de la section droite de ces inclusions et/ou leur diamtre quivalent 1 dans chacune des couches traverses ; la contrainte admissible dans la colonne ballaste (dpendante des caractristi