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Analyse du comportement sismique dessols renforcés par des inclusions rigides
Alia Hatem, Isam SHAHROURLaboratoire de Mécanique de Lille
Serge LAMBERT, Hassan ALSALEHKELLER Fondations Spéciales
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Réponse sismique des sols renforcés par inclusions rigides
ag
Matelas de répartition
Rôle du Matelas de répartition .
Comparaison avec d’autres systèmes.
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Champ libre
(14-15)%
Sol-matelas
Sol-matelas-IR
- Approche globale par élément finis,analyse 3D- Cas d’une inclusion isolée- Élasticité non linéaire avec amortissement hystérique- Chargement réelle
Analyse Bibliographique:(J.M.Mayoral et al, 2006)
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(25988 zones à 8 noeuds, frontières absorbantes,FLAC3D)
Approche globale
FLAC3D 3.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 1517462 Model Perspective13:53:36 Fri Sep 19 2008
Center: X: -1.394e+000 Y: -3.831e+000 Z: -4.623e+000
Rotation: X: 40.000 Y: 0.000 Z: 20.000
Dist: 1.386e+002 Mag.: 1.25Ang.: 22.500
View Title: mesh geometry
Surface Magfac = 0.000e+000
Block GroupNoneclaybaseremblaicapmass
SEL Geometry Magfac = 0.000e+000
� Modèle numérique(FLAC 3D,différence finis, analyse 3D)
� Modèle élastoplastique (sol)Modèle élastique (éléments structurels)
� amortissement Rayleigh (sol)Amortissement ‘local’ (éléments structurels)
� frontières absorbantes
� Chargement réelle
FLAC3D 3.00
I t asca C onsu lt ing G roup, Inc.M inneapo lis, M N U SA
St ep 151 7462 Mode l Persp ect ive13 :59:40 Fri Sep 19 2008
C enter: X: -2.4 59e-0 01 Y: -6.7 57e-0 01 Z : -6.2 19e-0 01
R otat io n: X: 40 .000 Y: 0 .000 Z: 20 .000
D ist : 1. 386e+ 002 M ag.: 5 .96Ang.: 22.50 0
View Title: mesh geometry
SEL Geo metr y Magfa c = 0.000e +000
B lock G roupremb laicapinclusio nmass
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Cas de référence
(0.5, 1,1,5 m)
5 m
Base rigide
Sol mou
remblai
M st = 100 T
30 m 15 m
Inclusion 2*2
1.2 m 1.2 m
0.34 m
Inclusion E=25 000 MPaδ=2,5 t/m3µ=0,3
Sol mouE= 6 MPaδ=1.7 t/m3µ=0,3C=30 kPaΦ= 10°
RemblaiE= 50 MPaδ=2 t/m3µ=0,3C=0 kPaΦ= 35°
Base rigideE=120 MPaδ=2.2 t/m3µ=0,3C=50 kPaΦ= 0°
2.5 m
0.5 m
(6,5, 6, 5,5 m)
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Cas de référence
-1,20E-01
-8,00E-02
-4,00E-02
0,00E+00
4,00E-02
8,00E-02
1,20E-01
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Temps (sec)
Vite
sse
Vélocité appliquée, max=0.08278 m/sec
FLAC3D 3.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
15:06:43 Fri Sep 19 2008
Table
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Fréquence (Hz)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Foureir Amplitude normalisé x10^-4
2 UnNamed Linestyle 0.000e+000 <-> 4.039e-004
Chargement utilisé dans le calcul Enregistrement du séisme de Tabas
(Iran, 1978), PGA < 0.15 g
Fréquence pic F=0.50Hz,Fréquence fondamentale du sol mou=1.2 HzFréquence de superstructure=4.2 Hz
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Comparaison interaction cinématique/ inertielle: (Hr=0.5m)L X
mst=100 T.
Üg
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25 30
Moment fléchissant (kN.m)
X/L
IR_Interaction inertielle,(Mst=100 T)
IR_intercation cinématique,( Mst= 0)
( fa=1.2 Hz, fst=4.2 Hz, ßsol= 5%).
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0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 20 40 60 80
Effort normal dynamique
X/L
Interaction inertielle, (Mst=100 T)
Comparaison interaction cinématique/ inertielle: (Hr=0.5m)
L X
mst=100 T.
Üg
Effort dynamique=Effort total- Effort dû à charge statique de superstructure
( fa=1.2 Hz, fst=4.2 Hz, ßsol= 5%).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
10 50 100 150 200 250 300
Effort normal total (kN)
X/L
Interaction inertielle, (Mst=100 T)Interaction cinématique, (Mst=0)
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Influence de l’épaisseur de matelas de répartition
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4
Moment fléchissant normalisé
X/L
0.5 m
1 m
1.5 m
L X
mst=100 T.
Üg
2* /( . /st i iN M x xN = ∑* . / stM n M M=
( fa=1.2 Hz, fst=4.2 Hz, ßsol= 5%).
1,2
1,4
1,6
1,8
0,5 1 1,5
Epaisseur de matelas (m)
acc
(m/s
ec²)
Acc max en masse
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Effort normal dynamique normalisé
X/L
0.5 m
1 m
1.5 m
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Influence de l’épaisseur de matelas de répartition
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-4 -2 0 2 4 6 8
Contraintes aux extremités de section (MPa)
X/L
L Xm
st=100 T.
Üg
( fa=1.2 Hz, fst=4.2 Hz, ßsol= 5%).
1,2
1,4
1,6
1,8
0,5 1 1,5
Epaisseur de matelas (m)
acc
(m/s
ec²)
Acc max en masse
CompressionTraction
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Influence de l’épaisseur de matelas de répartition :Distribution de l’effort inertiel
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Temps (sec)
Effo
rt t
ranc
hant
(kN
)
sum en tête des inclusion , max=121.643 kN
Effort inertiel total, max=174.95 kN
Hr=0.5 m
40
50
60
70
0.5 1 1.5
Epaisseur de matelas (m)
sum
/tota
l (%
)
Sum/total %
äg
Tst
T inc
Mst*äs
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Comparaison de comportement sismique
Inclusion rigides/groupe de pieux
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Comparaison de comportement sismique: Inclusion rigides/ groupe de pieux
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40 50 60 70
Moment fléchissant (kN.m)
X/L
IR
Pieu
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 20 40 60 80 100
Effort normal dynamique (kN.m)
X/L
IR
Pieu
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Conclusions
• Une influence importante de matelas de répartition sur les efforts induits dans les inclusions rigides.
• L’augmentation de l’épaisseur de matelas conduit à une réduction des forces transmises aux inclusions.
• Les efforts sismiques dans les pieux sont supérieurs à ceux induits dans les IR.
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MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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Zone d plastification: (Hr= 0.5 m)
FLAC3D 3.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 1340985 Model Perspective14:09:18 Thu Dec 11 2008
Center: X: 3.665e+000 Y: -1.818e-001 Z: -1.648e+000
Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 30.000
Dist: 1.002e+002 Mag.: 1.95Ang.: 22.500
View Title: dynamique, groupe centre, 0.5m
Block StateNoneshear-nshear-n tension-ntension-n
SEL Geometry Magfac = 0.000e+000
FLAC3D 3.00
Itasca Consulting Group, Inc.Minneapolis, MN USA
Step 1340985 Model Perspective14:10:45 Thu Dec 11 2008
Center: X: 3.665e+000 Y: -1.818e-001 Z: -1.648e+000
Rotation: X: 20.000 Y: 0.000 Z: 30.000
Dist: 1.002e+002 Mag.: 1.95Ang.: 22.500
View Title: dynamique, inclusion axe, 0.5 m
Block StateNoneshear-nshear-n tension-ntension-n
A
-Au niveau (A)-
-Au niveau (B)-
Niveau de têtes des inclusions
Niveau de pieds des inclusions
Matelas de répartition
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Influence de l’épaisseur de charge appliqué :
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Turquie, max=39.1 cm/sec
Chargement utilisé dans le calcul Enregistrement du séisme de Turquie
Fréquence pic F=0.90Hz
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Influence de l’épaisseur de charge appliqué :Effort dans l’inclusion: enveloppes
0 20 40 60 80 100
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Moment fléchissant (kN.m)
TobasTurquie
X/L
100 150 200 250 300 350
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Effort normal total (kN)
TobasTurquie
X/L
2.9505 m/sec²Turquie
1.7495 m/sec²Tobas
Accélération maximale
Charge appliquée
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Influence de l’épaisseur de charge appliqué :
Effort dans l’inclusion: enveloppes normalisés
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Moment fléchissant normalisé
TobasTurkey
X/L
0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Effort normal normalisé
TobasTurkey
X/L
2.9505 m/sec²Turquie
1.7495 m/sec²Tobas
Accélération maximale
Charge appliquée
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Influence de l’épaisseur de charge appliqué :Distribution de l’effort inertiel: Tobas
La reprise de l’effort inertiel en tête des inclusions est presque 70 %de l’effort inertiel total de la superstructure
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Temps (sec)
Eff
ort
tra
nch
ant
(kN
)
sum en tête des inclusion , max=121.643 kN
Effort inertiel total, max=174.95 kN
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Influence de l’épaisseur de charge appliqué :Distribution de l’effort inertiel: Turquie
La reprise de l’effort inertiel en tête des inclusions est presque 75 %de l’effort inertiel total de la superstructure
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
0 5 10 15 20
Temps (sec)
Effo
rt tr
anch
ant (
kN)
sum en tête des inclusion , max=220.50411 kN
Effort inertiel total, max=295.05 kN
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Comparaison de comportement sismique: Inclusion rigides/ groupe de pieux
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-10 -5 0 5 10 15
Contraintes aux extremités de section (MPa)
X/L
IR_σmax
IR_σmin
Pieu_σmax
Pieu_σmin