Modélisation physique du comportement thermo-mécanique d'un pieu géothermique - École des Ponts ParisTech Access content directly
Journal Articles Revue française de Géotechnique Year : 2021

Physical modeling of the thermo-mechanical behavior of a geothermal pile

Modélisation physique du comportement thermo-mécanique d'un pieu géothermique

Anh Minh A.M. Tang
Neda Yavari
  • Function : Author
  • PersonId : 955753
Jean-Michel Pereira
Ghazi Hassen

Abstract

Geothermal piles are foundation piles equipped with a system that exchanges heat between the buildings, which need to be warmed up and/or cooled down, and the surrounding ground. During its lifetime, a geothermal pile is subjected to annual thermal cycles with an amplitude of around twenty degrees Celsius. It is then necessary to understand the effect of these thermal cycles on the mechanical behaviour of these foundation piles. This article presents a synthesis of the experimental program conducted at the École des Ponts ParisTech since 2010 by using a 1 × g physical model. The pile considered in this study is an aluminium hollow tube, 20 mm in exterior diameter and 600 mm in length, equipped with a temperature control system. During the experiments, the pile was subjected first to a constant pile head load prior to the application of thermal cycles. The behaviour of the pile in dry sand and saturated clay was investigated. These small-scale model experiments allowed us to identify the main effects of thermal cycles on the long-term mechanical behaviour of the pile. In this article, the results are presented and the advantages/disadvantages of the 1 × g physical model are discussed.
Les pieux géothermiques sont les pieux de fondation équipés d’un système échangeur de chaleur entre les locaux qui ont besoin d’être chauffés et/ou rafraîchis et le terrain environnant. Pendant sa durée de vie, un pieu géothermique subit des cycles annuels de température avec une variation de l’ordre d’une vingtaine de degré. Il est donc nécessaire de comprendre l’effet de ces cycles de température sur le comportement mécanique de tels pieux de fondation. Cet article présente une synthèse du programme d’expérimentation mené à l’École des Ponts ParisTech depuis 2010 sur un modèle physique 1 × g. Le pieu modèle considéré dans cette étude est un tube creux en aluminium, de 20 mm de diamètre extérieur et de 600 mm de longueur, équipé d’un système de contrôle de température. Ce dernier est d’abord soumis à une charge axiale constante appliquée en tête puis à des cycles de variation de température. Le comportement du pieu dans un sable sec et dans une argile saturée a été étudié. Ces expérimentations en modèle réduit ont permis d’identifier les principaux effets des cycles de température sur le comportement d’un pieu géothermique à long terme. Les résultats de cette étude sur modèle réduit sont présentés, les avantages et les inconvénients du modèle physique utilisé sont discutés.
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Dates and versions

hal-03172481 , version 1 (17-03-2021)

Identifiers

Cite

Van-Tri Nguyen, Anh Minh A.M. Tang, Neda Yavari, van Tri Nguyen, Jean-Michel Pereira, et al.. Modélisation physique du comportement thermo-mécanique d'un pieu géothermique. Revue française de Géotechnique, 2021, 166, pp.3. ⟨10.1051/geotech/2021004⟩. ⟨hal-03172481⟩
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