Développement d'un modèle expérimental pour l'étude des interactions sol gelé-pieu dans les régions froides
L'implantation de parcs solaires photovoltaïques dans les régions nordiques du Canada connaît une croissance significative, répondant à la demande croissante en électricité provenant de sources renouvelables. Cependant, ces installations font face à des défis majeurs liés au climat froid, au sol gelé et aux zones de pergélisol. L'un des principaux enjeux concerne les fondations sur pieux supportant les panneaux solaires, qui subissent un soulèvement annuel pouvant atteindre 75 à 100 mm en raison du gel et du dégel saisonniers du sol, exerçant ainsi des contraintes d’arrachement supplémentaires sur les composantes. Les méthodes actuelles de calcul des fondations, basées sur des estimations des profondeurs de gel, ne permettent pas d'optimiser la conception des pieux, conduisant à un surdimensionnement. Les contraintes de soulèvement produites par le gel du sol contrôlent la conception des pieux, en particulier pour les pieux légèrement chargés tels que trouvés dans les parcs solaires. De plus, la pression latérale des terres sur les pieux dans les sols gelés est peu documentée. Une évaluation précise des contraintes d'adhérence au gel, de leur magnitude ainsi que de leur distribution est indispensable. Dans cette optique, un modèle expérimental à échelle réduite a été développé au laboratoire géotechnique de l’université de Sherbrooke pour mesurer les forces générées par le gel, la force d’arrachement de pieu ainsi que la résistance de sol et comprendre le phénomène interaction sol gelé-structure, en recréant un environnement proche de la réalité hivernale. Ce mémoire décrit en détail le développement et la mise en place de modèle, les matériaux d'essai, les sols étudiés et l'équipement d'instrumentation ainsi que la technique de refroidissement utilisée pour la première série d'essais. Les résultats montrent que les degrés de température ont un effet significatif sur les résistances au cisaillement d'adhérence gelée. Ce modèle expérimental sera un outil efficace aux concepteurs des pieux et ouvrira la porte a un bon positionnement dans un marché qui est en croissance.
Soulèvement des pieux, Gel, Forces d'arrachement, Pieu, Sol gélif, Soulèvement, Force, Contrainte, Arrachement
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