Fondations ancrées dans le rocher pour éoliennes terrestres
Les fondations d'éoliennes terrestres doivent résister à d'importants moments de renversement induits par les charges de vent agissant sur la structure. Alors que les fondations superficielles traditionnelles comptent principalement sur leur propre poids pour équilibrer ces efforts, les fondations ancrées dans le rocher adoptent une approche plus intelligente et plus efficace.
Quand les fondations ancrées sont-elles envisageables ?
Tous les sites ne se prêtent pas à la mise en œuvre de fondations ancrées dans le rocher. Ce type de solution nécessite la présence d'un substratum rocheux compétent à la profondeur de la fondation.
De nombreux sites présentent un rocher peu profond, mais cela ne garantit pas pour autant leur adéquation. La roche peut être fortement altérée ou fissurée, au point de se comporter plus comme un sol que comme un matériau rocheux, ce qui compromet sa capacité portante et rend son ancrage peu fiable.
Cependant, lorsque les conditions géologiques sont favorables, les fondations ancrées dans le rocher constituent une excellente alternative, permettant des économies significatives en béton et en acier d'armature.
Principe de fonctionnement des ancrages rocheux
Les fondations ancrées dans le rocher utilisent des tirants de précontrainte post-tensionnés pour solidariser la semelle en béton au massif rocheux. Ces tirants induisent des efforts de compression, mobilisant ainsi la roche environnante afin de garantir la stabilité globale.
Cet effet d'ancrage permet de réduire considérablement le besoin en volumes massifs de béton destinés à équilibrer les efforts de soulèvement. Vous pouvez consulter cet article comparant les fondations ancrées et les fondations superficielles pour plus de détails.
Techniquement, on pourrait objecter que ces fondations ne sont pas si petites, puisque le massif rocheux mobilisé en fait partie intégrante.
Par ailleurs, il arrive que la roche présente une résistance supérieure à celle du béton utilisé pour la fondation.
C'est pourquoi j'aime dire qu'on bénéficie d'une grande partie de la fondation « gratuitement » : on ne paie que la semelle bétonnée et les tirants.
Évolution des contraintes dans le rocher : étude de cas
L'animation ci-dessous illustre l'évolution des contraintes verticales (en kPa) au sein du rocher sous une fondation ancrée.
À mesure que la vitesse du vent augmente, les charges transmises par les pales de l'éolienne génèrent des moments de renversement plus importants au niveau de la base. La semelle bétonnée, relativement mince, a tendance à basculer sous l'effet du vent, mais les tirants post-tensionnés et le massif rocheux mobilisé permettent de reprendre ces efforts, assurant ainsi la stabilité du système.
Pourquoi choisir une fondation ancrée dans le rocher ?
Les fondations ancrées pour éoliennes terrestres constituent une solution rentable, capable de réduire de moitié — voire davantage — le volume de béton nécessaire. De plus, la quantité d'acier d'armature requise est elle aussi considérablement réduite.
Mieux encore : plus les turbines sont puissantes, plus les économies sont importantes, ce qui fait de cette solution une option idéale pour les éoliennes de grande capacité.
Toutefois, la conception de ce type de fondation exige une analyse rigoureuse afin de garantir leur stabilité et leur durabilité à long terme.
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