Vulnérabilité des ouvrages en maçonnerie à des mouvements de terrain : méthodologie d'analyse par méthodes statistiques et par plans d'expériences numériques sur les données de la ville de Joeuf

Vulnerability of masonry structures to ground movement : methodology of analysis by statistical methods and numerical experimental designs applied on Joeuf city data

• Auteur / Autrice : Mouhammed Abdallah
• Direction : Thierry Verdel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - hydrosystèmes - géotechnique
• Date : Soutenance le 06/05/2009
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire environnement géomécanique et ouvrages (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Jack-Pierre Piguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Verdel, Jack-Pierre Piguet, Isam Shahrour, Fabrice Emeriault, Marwan Al-Heib, Ahmed Mebarki
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Isam Shahrour, Fabrice Emeriault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lorraine (France ; est)

France

Mines de charbon

Mouvements du sol et construction

Constructions -- Affaissement

Mots clés libres

Risque

Régression orthogonale

CAH

ACP

Régression multiple

Plans d’expérience

Maçonnerie

Vulnérabilité

Aléa

Risk

PCA

HCA

Orthogonal regression

Hazard

Vulnerability

Masonry

Experimental design

Multiple regression

Résumé

Le contexte de l’étude est celui des mouvements de terrain susceptibles de se produire à la suite d’un affaissement minier caractéristique de Lorraine et de leurs conséquences sur les habitations en maçonnerie traditionnelle. Quand de tels affaissements se produisent, ces habitations subissent en effet des désordres qui résultent des efforts engendrés dans la structure par les mouvements du terrain. La réponse qui caractérise alors l’état global de la structure dépend des caractéristiques géométriques, physiques et mécaniques. Or, la nature discontinue des maçonneries et la complexité des interactions entre blocs dans ces maçonneries rend complexe et difficile la détermination de cette réponse. Il en est de même de l’interaction sol-structure. L’objectif de la recherche consiste donc à étudier, par modélisation numérique avec la méthode des éléments distincts et par la technique des plans d’expérience et des surfaces de réponse, le comportement d’ouvrages en maçonnerie soumis à un affaissement minier caractéristique et à dégager de cette étude des critères permettant d’estimer, à l’échelle d’une ville entière, la vulnérabilité de tous ses bâtiments en maçonnerie. Une première analyse simplifiée expose le principe de la démarche mise en œuvre à l’échelle de la ville de Joeuf, utilisée comme site pilote. Elle repose sur l’analyse de la longueur cumulée des joints ouverts, assimilés à la formation de fissures dans la structure. Ensuite, une analyse typologique permet de distinguer 4 groupes de maisons aux caractéristiques proches. Sur chacun de ces groupes, la démarche est ensuite appliquée de manière systématique. Elle prend en considération des caractéristiques géométriques des façades et aboutit à la formulation de fonctions de vulnérabilité qui font appel à la technique de régression orthogonale

The context of our study concerns ground movements that may occur in Lorraine as a result of mining subsidence events and their impact on traditional masonry houses. When such an event occurs, houses suffer disorders resulting from efforts in the structure caused by the movement of the ground. The response that characterizes the state of the structure depends on the geometrical, physical and mechanical characteristics. However, the discontinuous nature of the masonry and the interactions complexity between masonry blocks makes it difficult to determine that response. The same is true about the soil-structure interaction. The purpose of this research is to study, by numerical modelling with the distinct element method, experimental design planning and response surfaces, the behaviour of masonry structures subjected to a typical mining subsidence event and to define from this study some criteria making possible the estimation of the vulnerability of all the buildings of a city. A first simplified analysis describes the principle of the used methodology which is then applied to the study of all houses of the city of Joeuf, used as a pilot site. This methodology is based on an analysis of the total length of the opened joints, which are considered as similar to cracks in the structure. Then, a typology analysis helps first to distinguish 4 groups (types) of houses which have similar characteristics. On each of these groups, the methodology is applied consistently, based on the geometrical characteristics of the houses facades and then leads to the formulation of vulnerability functions that use the technique of orthogonal regression