Interaction sismique sol-pieux-structures

Seismic soil-pile group-structure interaction

• Auteur / Autrice : Reza Taherzadeh
• Direction : Didier Clouteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Pieux

Constructions

Fondations

Mots clés libres

Interaction sol-structure

Modèle simplifié

Résumé

Si la prise en compte de l'interaction sol-structure peut être abordée de façon relativement simple dans la plupart des fondations superficielles, il n'en est pas de même pour des groupes de pieux. Les principales difficultés rencontrées sont liées à la complexité et à la taille du modèle numérique nécessaire à l’analyse détaillée. Cette thèse porte sur la modélisation de l’interaction dynamique sol-structure dans le cas particulier des fondations comportant un grand nombre de pieux. Ce travail consiste à faire des modélisations avancées en utilisant un couplage entre le logiciel MISS3D d’éléments de frontière pour des milieux élastiques stratifiés et la toolbox matlab d’éléments finis SDT pour la modélisation des fondations et des structures. Après avoir validé la modélisation à partir de solutions de la littérature, les principaux paramètres gouvernant l’impédance de ces fondations ont été mis en évidence. Les modèles simplifiés de ces impédances ont ensuite été développés dans le cas de pieux flottants ou de pieux encastrés dans un bedrock. Des paramètres de ces modèles simplifiés ont été déterminés par des analyses statistiques fondées sur une base étendue de modèles numériques couvrant une large gamme de situations pratiques. Ces modèles approchés ont été validés sur des cas particuliers, puis différents spectres de réponse modifiés par la prise en compte de l’interaction sol-structure ont été proposés.

Despite the significant progress in simple engineering design of surface footing with considering the soil-structure interaction (SSI), there is still a need of the same procedure for the pile group foundation. The main approach to solve this strongly coupled problem is the use of full numerical models, taking into account the soil and the piles with equal rigor. This is however a computationally very demanding approach, in particular for large numbers of piles. The originality of this thesis is using an advanced numerical method with coupling the existing software MISS3D based on boundary element (BE), green's function for the stratified infinite visco-elastic soil and the matlab toolbox SDT based on finite element (FE) method to modeling the foundation and the superstructure. After the validation of this numerical approach with the other numerical results published in the literature, the leading parameters affecting the impedance and the kinematic interaction have been identified. Simple formulations have then been derived for the dynamic stiffness matrices of pile groups foundation subjected to horizontal and rocking dynamic loads for both floating piles in homogeneous half-space and end-bearing piles. These formulations were found using a large data base of impedance matrix computed by numerical FE-BE model. These simple approaches have been validated in a practical case. A modified spectral response is then proposed with considering the soil-structure interaction effect.