Pratique de l’interaction sol-structure sous séisme - Application aux fondations et aux soutènements

Stéphane Brûlé, Fahd Cuira

Description

Lors d’un séisme, les effets observables sur les ouvrages et leurs fondations révèlent la complexité des interactions mécaniques entre la superstructure et le sol support mais aussi la variabilité des propriétés géologiques de chaque site. La compréhension de cette interaction sol-structure et son anticipation sont au cœur des enjeux lors des phases de dimensionnement des ouvrages géotechniques. Dans ce livre, les auteurs ont souhaité présenter à la fois les notions essentielles pour comprendre et caractériser les effets des sollicitations sismiques sur les ouvrages mais aussi fournir aux concepteurs et techniciens des outils pratiques et applicables à l’ingénierie des fondations et des ouvrages de soutènement.

Informations

• Publié par: Afnor éditions
• Date de parution: 01 janvier 2018
• Nombre de lectures: 53
• EAN13: 9782128004658
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 67 Mo

Extrait

Stéphane Brûlé & Fahd Cuira
Pratique de
l’interaction sol-structure
sous séisme
ApplicA tion A ux fond Ations et A ux soutènementsPRATIQUE DE
l’interaction sol-structure
sous séisme
APPLICATION AUX FONDATIONS ET AUX SOUTÈNEMENTSStéphane Brûlé & Fahd Cuira
Pratique de
l’interaction sol-structure
sous séisme
ApplicA tion A ux fond Ations et A ux soutènementsLes auteurs
Stéphane Brûlé est ingénieur-chercheur en géotechnique des fondations
spéciales en zones sismiques. Il occupe la direction de la région Rhône-Alpes et
Auvergne pour l’entreprise Ménard, filiale de Solétanche-Freyssinet chez
VinciConstruction.
Fahd Cuira est ingénieur diplômé de l’École Polytechnique de Paris puis de l’École
Nationale des Ponts et Chaussées. Il est aujourd’hui directeur scientifique de la
société Terrasol (groupe Setec), bureau d’ingénieurs conseil en géotechnique.
© AFNOR 2018
Couverture, secrétariat d’édition et mise en pages : Gilda Masset
ISBN 978-2-12-465600-4
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Tél. : + 33 (0) 1 41 62 80 00 – www.afnor.org/editionsSommaire
PRÉFACE VII
INTRODUCTION 1
1 DÉFINITIONS ET ENJEUX 3
1.1 Principe de l’interaction sol-structure ..........................................................................................3
1.2 Problème dynamique ou pseudo-statique ...............................................................................4
1.3 Caractérisation de l’ISS sous séisme .............................................................................................4
1.4 Quelques rappels de sismologie ......................................................................................................7
1.5 Traduction du signal dans les codes de construction ......................................................10
1.6 Séismes et ouvrages : ordres de grandeur 15
2 INTERACTION SOL-STRUCTURE SOUS CHARGEMENT STATIQUE 17
2.1 Typologie des interactions .................................................................................................................17
2.2 Ouvrages sur fondations isolées ....................................................................................................18
2.3 Radiers et dallages ................................................................................................................................. 25
2.4 Effets de groupe ...................................................................................................................................... 35
2.5 Ouvrages de soutènement ................................................................................................................41
3 MÉTHODES D’ANALYSE DE L’ISS SOUS SÉISME 45
3.1 Approche directe ou globale ........................................................................................................... 45
3.2 ches dérivées du principe de superposition ............................................................. 47
3.3 Méthodes hybrides ................................................................................................................................ 52
4 CARACTÉRISATION DES SOLS SOUS SOLLICITATION SISMIQUE 55
4.1 Déformabilité et amortissement .................................................................................................. 55
4.2 Couplage hydrodynamique des sols saturés ........................................................................60
4.3 Les reconnaissances de sol et leurs objectifs 61
5 RÉPONSE PSEUDO-STATIQUE D’UNE FONDATION SOUS SÉISME 63
5.1 Réponse d’une fondation superfcielle ...................................................................................... 63
5.2 Prise en compte de la souplesse de la fondation .............................................................. 69Pratque de l’interacton sol-structure sous séisme VI
5.3 Raideur d’une fondation profonde ............................................................................................... 73
5.4 Raideur d’un pieu en groupe ............................................................................................................ 83
5.5 Effet de la plasticité du sol sur la réponse des pieux sous séisme .......................... 85
6 MODÉLISATION ANALOGIQUE DE LA STRUCTURE 93
6.1 Méthodes de dimensionnement sismique ............................................................................. 93
6.2 Principes de l’analyse modale ........................................................................................................ 95
6.3 Oscillateur simple amorti : base de toute étude ................................................................ 96
6.4 Réponse d’un oscillateur simple à une sollicitation sismique .................................. 103
6.5 Lien avec l’interaction sol-structure .........................................................................................109
7 REPRÉSENTATION ANALOGIQUE DE L’INTERACTION INERTIELLE 111
7.1 Principe .......................................................................................................................................................... 111
7.2 Période équivalente .............................................................................................................................. 112
7.3 Amortissement équivalent .............................................................................................................. 113
7.4 Application au cas d’un ouvrage fondé superfciellement ......................................... 115
8 RÉPONSE DYNAMIQUE DES SOLS ET EFFETS CINÉMATIQUES 121
8.1 Propagation des ondes dans les milieux terrestres ......................................................... 121
8.2 Effets cinématiques ............................................................................................................................ 126
8.3 Période propre des sols....................................................................................................................... 131
8.4 Calcul des déplacements cinématiques sous séisme ................................................... 135
9 EFFET DE MASSE ET AMORTISSEMENT RADIATIF DU SOL 143
9.1 Généralités ................................................................................................................................................ 143
9.2 Évaluation pratique des impédances dynamiques ........................................................ 149
9.3 Impédance dynamique d’une fondation superfcielle ................................................... 151
9.4 Fondations profondes souples ..................................................................................................... 157
10 PRISE EN COMPTE DES EFFETS D’INTERACTION SOL-STRUCTURE
DANS LA JUSTIFICATION DES FONDATIONS 165
10.1 Stabilité au renversement sous séisme .................................................................................. 165
10.2 Stabilité au glissement sous séisme .........................................................................................174
10.3 Pieux sous effets cinématiques ...................................................................................................180
11 OUVRAGES DE SOUTÈNEMENT SOUS SÉISME 185
11.1 Méthode pseudo-statique .............................................................................................................. 185
11.2 Évaluation des poussées/butées dynamiques ................................................................. 188
11.3 Justifcation de la stabilité au glissement d’un mur de soutènement .............. 197
12 PERSPECTIVES ET CONCLUSIONS 203
BIBLIOGRAPHIE 205
RÈGLEMENTATION213
NORMES215
ANNEXE1: NOTION DE DEGRÉ DE LIBERTÉ 217Préface
Où s’arrête le sol, où commence la structure ?
Comment et jusqu’où les effets de l’interaction sont-ils significatifs ?
Comment concilier dynamique des sols et dynamique des structures ?
Comment réconcilier les concepts et outils propres à ces deux domaines
techniques ?
Comme le montre de façon très didactique cet ouvrage, les convergences et
analogies sont plus nombreuses qu’il n’y paraît : la résonance d’une structure à
sa fréquence propre peut être mise en parallèle avec la