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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
Réponse sismique des sols renforcés par inclusions rigides
ag
Matelas de répartition
Rôle du Matelas de répartition .
Comparaison avec d’autres systèmes.
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)
(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
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)
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
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%).
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)
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
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
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
Comparaison de comportement sismique
Inclusion rigides/groupe de pieux
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
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.
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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
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
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
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
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
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
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