La legge sulla pianificazione del territorio rivista che è entrata in vigore il 01.05.2014 prevede in linea generale che

• devono essere creati spazi di inse­diamento compatti
• non si devono più sacrificare in modo incontrollato e senza limiti ­superfici verdi e spazi culturali a favore di ­edifici, industrie, strade, parchi ecc. 
• lo sviluppo abitativo deve tenere conto di una qualità abitativa adeguata

Con la nuova legge sulla pianificazione del territorio si devono prendere misure per un migliore utilizzo delle superfici agricole o non sufficientemente utilizzate nelle zone edili e per riempire le superfici abitative.

Le zone abitative e lavorative devono essere progettate soprattutto in luoghi collegati in modo adeguato anche alla rete di trasporto pubblico.

In base alle stime, si calcola che in ­Svizzera ci sarà una popolazione di 9–10 milioni di persone entro il 2030. Gli ­esperti calcolano che un’edilizia di riempimento mediante elevazione ­degli edifici attuali di solo 1 o 2 piani potrebbe creare spazio a sufficienza per circa 1/5 della popolazione in crescita. Questo risolverebbe anche il ­problema dell’edilizia selvaggia. Gli architetti, in qualità di pianificatori del territorio, sono invitati a creare strutture qualitativamente elevate e condensate nella pre-esistente struttura abitativa di città e paesi.

L’adozione delle nuove disposizioni di legge pone sempre più l’accento ­sulle sfide architettoniche, non solo in ­termini di estetica degli edifici e dei terreni residenziali, ma anche in termini di terreni edificabili che devono avere maggiore portata e stabilità a fronte dei carichi maggiori che dovranno soppor­tare. ­Grazie al suo sistema URETEK Deep Injections^®, URETEK offre una ­soluzione innovativa e conveniente in termini di costi, che permette di riempire il terreno di fondazione con iniezioni di resina sintetica ad alta espansione, in modo da adeguare con precisione il ­terreno edificabile ai carichi ­necessari degli edifici. La sicurezza delle opere ­dipende dal tipo e dalle dimensioni ­delle forze esercitate e dalle caratteristiche ­fisiche del terreno di fondazione.

Elevazioni o carichi maggiori in ­seguito a un sistema costruttivo più ­denso ­influenzano la statica degli edifici. Se il terreno e le attuali fondamenta non sono sufficienti per i nuovi carichi supple­mentari, occorre rafforzare le fondamenta o migliorare il terreno.

Il rinforzo delle fondamenta è estremamente difficile, dispendioso e ­costoso. Il miglioramento del terreno con il sistema URETEK Deep Injections^® non ­richiede interventi edili, aumenta la ­portata del terreno e allo stesso tempo previene cedimenti. Grazie alle iniezioni di ­resina sintetica URETEK a espansione si ­riduce il volume dei pori e si migli­orano i para­metri di coesione, resistenza al ­taglio ed elasticità del terreno. Il terreno è ­riempito in modo ottimale e si adatta con precisione al carico dell’edificio e anche a eventuali carichi futuri.

(solo in francese)

Cet article intéressant est le résultat de deux études menées en ­Australie et en Italie. Les analyses montrent que ­l’injection de résines expansives URETEK ne permet pas seulement de ­consolider le terrain, mais qu’elle améliore ­également le comportement hydraulique des sols, sensibles à la ­sécheresse et à la ­réhydratation.

Effet des injections de résine expansive URETEK sur les sols sensibles aux gonflements et retraits

Drainage des eaux souterraines et réduction de la perméabilité de la masse structurée du sol

Analyse 1:

Modèle conceptuel d’un traitement avec des résines expansives PU d’argiles susceptibles de gonfler déposées sous les sols de fondation.

Réalisé en Australie par: Olivier Buzzi, Stephen Fityus, Yasumasa Sasaki
Centre for Geotechnical and Materials Modelling, School of Engineering, University of Newcastle, NSW 2008 Australie

Cette étude a montré les éléments ­suivants:

1. la résine pénètre dans les espaces vides jusqu’à 1/10 mm et la zone de transition entre le sol et la résine ­atteint une épaisseur de 1 à 3 mm
2. la pénétration de la résine ­expansive URETEK dans les macropores va de pair avec une réduction de la perméabilité de la masse structurée du sol

L’étude fait remarquer, que pour la ­détermination de la ­perméabilité d’une couche de fondation, il ne convient pas d’analyser un échantillon du sol, mais une masse structurée de celui-ci.  L’importance de la prise en compte des caractéristiques d’une masse ­structurée dans le sous-sol existant a été ­prouvée par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières, le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées et par l’École des Mines de Paris grâce à des études.

Dans le cadre de l’analyse du retrait et du gonflement, ainsi que de leurs conséquences sur les bâtiments, il a été possible de montrer la signification des comportements différents des sols dans leur état d’origine, puis stabilisés.

L’étude, grâce à des analyses de ­perméabilité, a permis de conclure et de prouver que l’injection de résine peut réduire la perméabilité macroporeuse du sol d’environ 50% après l’injection de la résine expansive URETEK et ­ainsi induire une amélioration essentielle du comportement à la sécheresse et la ­réhydratation.

En outre, il a également été constaté que les injections exécutées dans le cadre de la première étape de traitement avaient les effets suivants sur la transition entre le sous-sol et les fondations:

1. le remplissage des espaces directement sous les fondations, ainsi qu’une imperméabilisation de cette zone
2. le compactage du sous-sol permet une meilleure transmission des charges du bâtiment et une consolidation du sol de fondation en fonction des charges bâties présentes

Analyse 2:

Consolidation du sol par injection de ­résine polyuréthane (URETEK Deep ­Injections^®) pour maîtriser le ­gonflement et le retrait des sols argileux.

Réalisé en Italie par: Alberto Pasquetto (Uretek S.r.l.), Matteo Gabassi (Uretek S.r.l.), Gianluca Vinco (Uretek S.r.l.), Cristiano Guerra (Università di Urbino/Italie)

Cette étude a été présentée en 2008 lors du Symposium international sur la sécheresse organisé par le Laboratoire des Ponts et Chaussées. Les résultats sont les suivants:

1. La densité accrue des sols traités par injection de résine expansive protège contre le risque de grandes variations de volume à l’avenir.
2. Le refoulement des eaux souterraines grâce à la résine réduit considé­rable­ment le risque d’tassements à l’avenir.

Le traitement par résine expansive ­URETEK a pour effet:

1. une résistance dynamique accrue du sol
2. la saturation du sol avec de la résine et donc une réduction de la teneur naturelle en eau

Ces effets sont surtout visibles après des périodes de grande sécheresse, car le potentiel de retrait du sol est largement inférieur en période sèche.

(solo in francese)

Le procédé URETEK Deep Injections^® permettant la consolidation et l’augmentation de la portance des sous-sols de fondation grâce à l’injection de résine expansive a été développé et breveté par la société URETEK. Le matériau d’injection URETEK Geoplus^® est utilisé avec succès depuis plusieurs années dans de nombreux pays européens. La société URETEK Injektionstechnik GmbH de Vienne a demandé à l’institut Austrian Institute of Technology GmbH d’effectuer une comparaison technique entre la documentation existante et les résultats issus d’une étude sur le terrain.
Des essais d’injection à grande échelle ont été effectués en 2009 et 2010 avec les résines d’injection de la société URETEK sur le terrain de l’institut Austrian Institute of Technology GmbH (AIT). L’objectif de ces essais était de démontrer l’efficacité des matériaux d’injection de la société URETEK en utilisant des méthodes d’évaluation géotechniques conventionnelles. Les essais choisis prévoyaient des sondages par battage avec des sondes légères DPL, des mesures de la densité et de la teneur en eau au moyen de sondes isotopiques, la détermination du coefficient de défor­mation dynamique avec une plaque de charge dynamique ainsi que l’exécution d’essais de charge avec une plaque de charge circulaire (DN 600 mm).

Mise en place et déroulements des essais

Les essais ont eu lieu sur trois types de sols naturels différents, sans injection (terrain de référence) et avec injection. La comparaison entre les résultats obtenus, avec et sans injection, devait permettre de prouver l’efficacité, ou plus exactement l’action positive sur le sous-sol du matériau d’injection.

Tous les essais ont été clairement définis et effectués dans des conditions reproductibles (densité, teneur en eau, degré de compression) afin de pouvoir garantir une comparaison appropriée des résultats. L’un des sols naturels choisis était un sol non cohésif et ébouleux (pierres de Leitha) et les deux autres cohésifs (tegel et loess). Les essais d’injection ont eu lieu dans trois conteneurs cylindriques en béton (anneaux de puits) remplis avec les trois substrats naturels cités.

Chaque conteneur a été rempli d’un volume de matériaux d’environ 2.40 m³ ; tous les substrats naturels ont été préparés de la même manière (densité et teneur en eau), aussi bien pour les essais d’injection que pour les essais en terre de référence.
Pour les essais de charge, un aboutement de charge constitué de deux poutres d’acier vissées l’une à l’autre à l’aide de barres d’acier a été construit et monté en alternance sur chaque conteneur. La mise sous charge du sol s’est faite avec une plaque de charge de 60 cm de diamètre et un vérin pneumatique hydraulique adapté ainsi qu’une presse à main.  L’enregistrement des tassements obtenus suite à la mise sous charge a été effectué avec des horloges de mesure de déplacement.

Avantages de ce procédé

• Conditions-cadres clairement définies
• Sols homogènes avec des paramètres clairement enregistrables (densité, teneur en eau)
• Expertise possible sur l’ensemble de la zone compressée
• Essais en parallèle sur différents types de sols, mais sur un seul site (trois conteneurs les uns à côté des autres avec des types de sols différents)

Objectifs des essais

• Détermination des paramètres géo­techniques de base des sols minéraux soumis aux injections à l’aide des méthodes d’essais conventionnelles (sondage, détermination de la densité)
• Détermination du comportement à l’affaissement sous différentes charges appliquées
• Comparaison  du comportement à la déformation entre les sols soumis aux injections et les sols non soumis aux injections, tout en ayant des conditions-cadre bien définies et un déroulement identique de la mise sous charge
• Détermination et comparaison du co­efficient de déformation (Ev) dans les sols avec et sans injections.

Résultats

Les résultats des essais de charge montrent clairement l’action positive de la résine expansive Geoplus^® injectée puis durcie sur le comportement à la déformation ainsi que sur la portance des différents types de sols testés.

Sols non cohésifs

Pour les sols non cohésifs et ébouleux (pierres de Leitha) testés, les injections ont permis de réduire considérablement les tassements lors de la charge simulée sur les fondations. La courbe charge – tassement est clairement plus plate. La ligne de décharge est presque horizontale et montre ainsi qu’il s’agit de déformations plastiques et qu’une compression et décompression élastique de la résine expansive n’a pas lieu. La zone d’injection mise à nu montre que le matériau d’injection a pénétré totalement dans les cavités, ce qui a conduit à la formation d’une structure de sol de type conglomérat. La propagation de la résine s’est faite sur une grande surface et de manière régulière.

Sols cohésifs

Pour les sols cohésifs testés (tegel et loess), l’injection a permis également de réduire considérablement les tasse­ments lors de la charge simulée sur les fondations. Par ailleurs, la portance a été également fortement améliorée. Ceci est clairement visible lorsque l’on regarde les lignes de tassement de charge du sol de tegel. Le tegel n’ayant pas été soumis aux injections montre une portance limite d’environ 200 kN/m², alors que le tegel soumis aux injections avec la résine Geoplus® affiche une valeur maximale de 400 kN/m². La résine forme, au sein du tegel, un réseau de fines lamelles. Ce réseau lamellaire permet, d’une part, un compactage local du sol près des lamelles et, d’autre part, son renforcement par l’effet de cette structure lamellaire.

Sols en loess

En raison de leurs couches plus meubles, les sols en loess sont un cas particulier. Dans ce type de sol n’ayant pas subi d’injection, la portance limite est atteinte dès les premiers niveaux de charge. Dans ces mêmes sols ayant subi des injections, il est possible d’appliquer une charge pouvant atteindre 100 kN/m² tout en ayant encore des tassements supportables. Ceci représente une très grande amélioration de la portance tout en réduisant fortement les tassements pouvant survenir.

(solo in francese)

Le problème

La tour de la ville de Città di Castello (Italie) est inclinée d’env. 70 cm. Cette situation engendre des valeurs très proches de la valeur admissible maxi­male en ce qui concerne l’équilibre de la tour. A cela s’ajoute une aggravation de la situation provoquée par l’essaim de séismes du mois de mars 2007.

La solution

Une intervention plus volumineuse, et par bien des aspects plus délicate, était nécessaire. La tour médiévale est située dans la vieille ville. L’ouvrage est haut de 40 mètres, et couvre une surface carrée d’environ 7 mètres de côté.

Pour pouvoir résoudre le problème à l’aide de résine expansive (URETEK Deep lnjections^®) les techniciens Uretek durent d’abord déterminer la méthode optimale après une analyse minutieuse : Les données de départ à transférer dans un modèle 3D d’éléments finis furent déterminées à l’aide du système de calcul URETEK. Divers calculs permirent d’évaluer le comportement du bâtiment durant les différentes phases d’injection prévues. La fondation en béton simple de la tour est composée de mortier de ciment, comportant des fragments de calcarénite, de grès et de galets. Les fondations (larges de 1,4 mètre et profondes de 2,8 mètres) reposent sur une assise d’argile et de sable boueux.

Suite à l’aggravation de la situation provoquée par l’essaim de séismes, la tour fut soumise à des tensions.

La saisie des données dans le système de calcul permet de chiffrer le degré d’amélioration des propriétés de l’ouvrage en injectant de la résine expansive, et en faisant usage d’une technique de URETEK Deep Injections^®. Le modèle se montra particulièrement utile pour déterminer la quantité de résine à injecter, ainsi que les séquences d’injection, la répartition du matériau et la profondeur d’application dans l’assise.

L’intervention eut alors lieu : des trous furent forés jusqu’à 4,5 mètres sous la semelle de fondation, pour procéder à l’injection de la résine dans environ la moitié de la surface sur laquelle reposait la tour.

Le résultat

La résine injectée connut un phénomène d’expansion et compacta l’assise de la tour, permettant ainsi de réduire les risques d’un tassement supplémentaire. Les résultats des études réalisées et des essais au pénétromètre permirent de confirmer le succès de l’intervention. Sécurité et résistance purent être améliorées de façon considérable.

Les résultats correspondent totalement aux calculs prévisionnels du projet.

Ci-après quelques schémas de l’analyse tridimensionnelle, dans le cadre des interventions de consolidation du sous-sol d’assise de la tour.