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A - GENERALITES p.3 B CAS D UN SOL COMPRESSIBLE UTILISATION D UN REMBLAI ALLEGE p.3 I - DETERMINATION DU VOLUME D ALLEGEMENT NECESSAIRE p.3 I-1 En réfection p.4 I-2 Cas d un ouvrage neuf p.4 II - GEOMETRIE DU MASSIF DE REMBLAI ALLEGE p.4 II-1 Remblai au-dessus d un sol existant p.4 II-2 Remblai enterré dans le sol p.5 III - MISE EN PLACE DES BLOCS NIDASTYRENE RA p.6 IV - DIMENSIONNEMENT ET MISE EN PLACE D UNE COUVERTURE SUR UN REMBLAI ALLEGE EN BLOCS NIDASTYRENE RA p.7 IV-1 Cas d une route p.7 IV-2 Cas des massifs paysagers p.7 V - COUVERTURE LATERALE DU MASSIF EN NIDASTYRENE RA p.8 VI - PRECAUTIONS PARTICULIERES p.8 C SUBSTITUTION D UN SOL PONDEREUX SUR UNE STRUCTURE p.8 I EFFORT VERTICAL p.9 II EFFORT HORIZONTAL p.9 III MISE EN ŒUVRE DU MASSIF ALLEGE p.10 ANNEXES : Annexe 1 p.11 2
A - GENERALITES Un sol naturel possède des caractéristiques physiques de texture, de structure, de poids et de porosité qui peuvent le rendre inapte à telle ou telle application. C est notamment le cas de sa compressibilité et de son poids. Un sol très compressible va se déformer et tasser dans le temps s il est soumis à une charge importante Un sol pondéreux, entraine des efforts importants sur les structures sur lesquelles il s appuie. L'utilisation d un remblai allégé permet de palier à ces deux phénomènes en diminuant les contraintes appliquées : Appliqué sur un sol compressible, il permet : - d annuler les tassements dans les cas d une réfection d ouvrage. - d accélérer artificiellement la consolidation du sol dans le cas d un ouvrage neuf. Utilisé en substitution partielle d un sol pondéreux, il permet : - de supprimer des efforts verticaux et latéraux exercés sur les structures et fondations d ouvrages d arts ou de bâtiments. B CAS D UN SOL COMPRESSIBLE UTILISATION D UN REMBLAI ALLEGE I- DETERMINATION DU VOLUME D ALLEGEMENT NECESSAIRE Une étude de mécanique des sols sur les déformations prévisibles du sol que l on souhaite alléger permet de déterminer la charge maximale admissible. Une fois déterminée la charge maximale admissible par le sol étudié, la masse de nidastyrène RA 100 est déterminée en retranchant à cette charge maximale admissible la charge du remblai superficiel et celle du corps de chaussée. Connaissant la masse volumique du nidastyrène RA 100 (prise égale à 100kg/m 3 ), on détermine le volume du remblai allégé à mettre en place. A titre d exemple, la courbe de compressibilité du sol étudié permet d évaluer l allègement nécessaire. 3
I-1 En réfection Dans le cas d un remblai qui continue de tasser après plusieurs années, on allège ce dernier en substituant par du nidastyrène RA la surcharge de terre qui entraîne le tassement indésirable. Sur le schéma (A) en annexe 1, la charge du remblai existant «1» entraîne un tassement «I» qui continue dans le temps selon «I» si la charge est maintenue. L allègement par du nidastyrène RA, de masse volumique en place 100 kg/m3 au lieu de 1800 kg/m3 pour de la terre, a une charge finale de remblai «2», supprime les tassements ultérieurs car la valeur de tassement obtenue «II» correspond au tassement d équilibre final «II» obtenu avec la seule charge «2 (2)». I-2 Cas d un ouvrage neuf On accélère artificiellement la consolidation du sol par un poinçonnement de celui-ci réalisé par une surcharge mise en place provisoirement. On obtient ainsi en quelques mois le tassement définitif. Sur le schéma (A) en annexe 1, la précharge initiale «1» entraîne un tassement «I» qui correspond au tassement d équilibre «II» de la charge finale «2» du remblai allégé. Les charges déterminées précédemment sont ensuite transformées en volume de nidastyrène RA à substituer à la terre de masse volumique connue. II - GEOMETRIE DU MASSIF DE REMBLAI ALLEGE Le remblai allégé peut être soit positionné au-dessus d un sol existant ou au contraire enterré dans un sol que l on souhaite alléger. II-1 Remblai au-dessus d un sol existant La géométrie du remblai est en général celle d une pyramide, comme indiqué sur le schéma. 4
Si l une des parois est verticale, il est adossé à un élément résistant par exemple béton comme dans le cas d une culée de pont. -Hauteur inférieure à 6 mètres En général on se limitera à un rapport largeur / hauteur de remblai supérieur à 2 pour être sûr de la stabilité d ensemble du remblai. Une étude particulière de stabilité d ensemble du remblai doit être réalisée si ce rapport est inférieur à 2 mais toujours supérieur à 1.2. -Hauteur supérieure à 6 mètres Des hauteurs supérieures à 6 mètres de remblai allégé sont relativement peu courantes. Si c est le cas il faut séparer le remblai à exécuter par un massif intermédiaire de remblai traditionnel de 0.3m d épaisseur. La stabilité d ensemble du remblai doit être vérifiée comme indiqué dans le précédent. II-2 Remblai enterré dans le sol Dans ce cas, la stabilité d ensemble du remblai ne se pose plus. Il faut par contre s assurer que la poussée latérale appliquée sur les blocs les plus profonds ne soit pas trop forte. Il y a deux façons pour satisfaire cette exigence : Soit la mise en place d une protection en dure, Soit le positionnement des blocs en pyramide inversée comme présenté sur le schéma. C est en général cette deuxième solution qui est retenue car elle permet une transition progressive entre la partie allégée et celle qui ne l est pas. Cette transition progressive diminue les risques de tassements différentiels. 5
III MISE EN PLACE DES BLOCS NIDASTYRENE RA Le Guide Technique du Service d Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (sept 2006) : «Utilisation du Polystyrène expansé en construction routière» présente dans le détail les prescriptions de mise en œuvre des blocs nidastyrène RA lors de la réalisation d un remblai allégé routier. Les différentes phases de la mise en œuvre sont les suivantes : 1- Exécuter les terrassements conformément aux règles et à la règlementation en vigueur relative à la sécurité du personnel. Reprendre, par compactage, la décompression du sol et son éventuel foisonnement. 2- Régler avec précision le fond de forme, et sa planéité pour l assise du premier lit de blocs réalisée sur un lit de pose en concassé 20/40 de 10 à 20 cm d épaisseur. 3- Un drain longitudinal avec des sorties transversales est mis en place dans ce lit de pose. 4- Prévoir une sur-largeur du remblai en blocs nidastyrène RA pour s affranchir des problèmes de tassement entre le corps de chaussée et les talus avoisinants. 5- Placer les blocs nidastyrène RA côte à côte en croisant les joints tant dans le plan horizontal que dans les plans verticaux, longitudinaux et transversaux. Les vides entre les blocs ne doivent pas excéder 5 cm. 6- Coller ou fixer mécaniquement les blocs de nidastyrène RA pour éviter leur glissement. 7- Mettre en place une dalle de protection en béton d au minimum 0.1m. Cette dalle dépassera d au moins 1 m le massif en nidastyrène RA. 8- Eviter des poussées latérales trop importantes sur le nidastyrène RA par une géométrie appropriée du massif (en triangle) ou par une protection adaptée. 9- L épaisseur des matériaux sus-jacents doit rester inférieure à 1 m. 6
IV DIMENSIONNEMENT ET MISE EN PLACE D UNE COUVERTURE SUR UN REMBLAI ALLEGE EN BLOCS NIDASTYRÈNE RA 100 Le principe de dimensionnement d une chaussée ou de tout type de couverture sur un massif de remblai en blocs ou panneaux nidastyrène RA 100 dépend des paramètres suivants : l usage de la couverture et sa nature, qui peut être routier ou paysager avec selon le cas soit un remblai, soit une dalle béton, soit de la terre végétale. Les règles de dimensionnement sont très différentes s il s agit de routes et d aires de stockage d un côté, ou de massifs paysagers de l autre. le type de sollicitations qui peut être statique ou dynamique, reparti ou poinçonnant, obéit à des règles de dimensionnement très différentes. l épaisseur disponible entre le sommet des blocs et la surface de la couverture est un paramètre important qui conduit à privilégier telle ou telle technique. IV-1 Cas d une route On réalise dans ce cas une dalle béton qui fait office de dalle de répartition et/ou évite les risques de poinçonnement du nidastyrène RA 100. La dalle dimensionnée en fonction du trafic prévu sera de type C 30, d au minimum 10 cm d épaisseur pour un trafic faible et armée avec un treillis soudé minimum ST 40C, placé au 1/3 inférieur. Le béton utilisé dépend également du rôle de la dalle dans la structure. A titre indicatif, un béton de type B30 dosé à 350 kg/m3 peut suffire dans le cas d une dalle de 10 cm. La structure de chaussée de 30 à 50 cm d épaisseur est ensuite réalisée de façon traditionnelle. IV-2 Cas des massifs paysagers A côté de la route, les massifs paysagers qui recouvrent les blocs de nidastyrène RA 100 peuvent être remblayés directement avec de la terre sur un géotextile qui enveloppe le nidastyrène RA 100. Selon la configuration du chantier et les risques de déversement accidentel d hydrocarbures, un polyane étanche peut s avérer nécessaire pour protéger le nidastyrène RA 100. Le type et l épaisseur mise en œuvre doivent être adaptée à l usage prévu et d au minimum de 0.3 m pour pouvoir y circuler avec des engins d entretien légers. 7
V - COUVERTURE LATERALE DU MASSIF EN NIDASTYRENE RA Les blocs nidastyrène RA ne doivent jamais restés apparents, ils doivent être protégés des UV et des autres agressions extérieures. Plusieurs types de protection sont possibles : Pour un massif enterré la protection par le remblai adjacent est suffisante, Pour un massif surélevé en forme de pyramide, un talus en matériau d au moins 0.5m mis sur les gradins formés par les blocs est la solution la plus courante, Chaussée Dalle Béton Matériau de remblai Blocs nidastyrène RA Lit de pose. Pour un massif surélevé à paroi plane verticale, plusieurs types de parements sont possibles comme le béton, le métal, la pierre VI PRECAUTIONS PARTICULIERES Si la base du remblai risque de se trouver dans la nappe phréatique, ou s il y a un risque de fluctuation du niveau d eau (marnage par exemple) il y aura lieu de faire un calcul de poussée d Archimède ou mieux d utiliser des nidaplast RA 500 ou 600. C - SUBSTITUTION D UN SOL PONDEREUX SUR UNE STRUCTURE Un sol a une masse volumique généralement comprise entre 1500 et 2000 kg/m3. Souvent utilisé pour combler un vide, rattraper des niveaux ou créer des volumes, il applique des efforts importants sur le support sur lequel il est appliqué. Les contraintes sont verticales et horizontales. - Verticalement : σv = ϒ h - Horizontalement σh = Ka ϒ h Avec : - ϒ masse volumique du sol - h la hauteur de sol - Ka le coefficient de poussée active = tan² (π /4 Φ /2) où Φ est l angle de frottement interne du sol considéré. Il s agit de l angle de talus maximum que le sol peut supporter sans soutènement. 8
I - EFFORT VERTICAL - Détermination de la contrainte appliquée et de l allègement Si l épaisseur à combler est H, substituer une hauteur H de sol par du remblai allégé de masse volumique g conduit à une réduction de la contrainte de : σv = ϒ h - ϒ h Exemple : Dans le cas d une couche prévue d 1 m² de terre de masse volumique 1 800kg/m3 et d épaisseur de 1m, la substitution de 0.52m de terre en partie basse par un bloc de nidastyrène RA 100 de 0.53m conduit à un allègement de : 1800 x 0.53 100 x 0.53 = 901 kg/m² II EFFORT HORIZONTAL - Détermination de la contrainte appliquée et de l allègement Le schéma ci-dessous présente les efforts appliqués par un remblai sur une paroi verticale : La force résultante P appliquée sur un mur de largeur b est alors P =1/2 Ka γ h² b. Elle est appliquée au 1/3 de la hauteur. Si l on remplace une partie du remblai directement contiguë au mur (dans la zone de rupture) par le Nidastyrène RA, matériau plus léger et rigide, on diminue très fortement voire, on supprime cette poussée. Exemple : La poussée horizontale sur un mur vertical de 2m de haut et 1m de large par un sol de masse volumique 1 800 kg/m3 et de coefficient Ka de 0.3 est : P = 0.5 x 0.3 x 1800 x 2 x 2 x 1 = 1 080 kg/ml Le remplacement de 1.5 m de terre en partie basse par 1.5 m de remblai nidastyrène RA 100 conduit à une poussée en partie haute du mur de P = 0.5 x 0.3 x 1800 x 0.5 x 0.5 x 1 = 67.5 kg/ml La diminution de poussée de 1 012 kg permet de diminuer et d optimiser de façon importante la résistance du mur. 9
III MISE EN ŒUVRE DU MASSIF ALLEGE Les blocs et la couverture supérieure sont mis en œuvre comme dans le B. Dans le cas de pose sur une surface horizontale, prévoir l interposition d un drainage horizontal pour l évacuation des eaux de pluies. Nota : Les prescriptions indiquées peuvent servir de guide à l'utilisation du produit mais ne doivent pas être considérées comme des garanties de bonne mise en œuvre. De plus, l'utilisation des produits échappe à nos possibilités de contrôle et, relève donc exclusivement du domaine de la responsabilité l'utilisateur. 10
Annexe 1 Charge Charge initiale (surcharge 1 1 Charge finale (allégée) 2 2 temps I II II I Tassement Sous l action d une charge (1), le sol se tasse jusqu à une asymptote (I) qui correspond à sa consolidation. Cela peut durer plusieurs années. Sous l action d une charge allégée, le tassement est moindre (2 ) et la consolidation plus rapide (II ). Si on allège un sol qui a déjà tassé (2), on peut atteindre immédiatement la consolidation (II). 11
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