Développement numérique d’un macro-elément pour le calcul des pieux sous sollicitation axiales, transversales et groupe de pieux

Macro-element modeling for single pile and pile group

• Auteur / Autrice : Insan Kamil
• Direction : Hussein Mroueh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 10/07/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Facteur de charge

Eurocodes (normes)

Éléments finis, Méthode des

Interaction sol-structure

Simulation par ordinateur

Pieux

Constructions -- Calcul

Mots clés libres

Chargement monotone

Résumé

La méthode proposée présente une analyse simple de l’interaction sol-structure (SSI) pour le calcul des pieux sous sollicitation axiales, transversales et groupe de pieux. Un modèle basé sur le concept de macroéléments, s'inspire de Abboud 2017, est développé pour étudier le SSI en prenant en compte les différentes non-linéarités. Sa formulation est basée sur la théorie de l'élastoplasticité et s'inspire des normes européennes (Eurocodes 7 et 8). Les différents paramètres étant définis à partir d'essais en laboratoire ou in situ, ou à partir de simulations numériques dans des conditions statiques. Ce modèle réduit les coûts de calcul car les non-linéarités liées au SSI sont concentrées dans des points particuliers du modèle de calcul. L'avantage du macroélément réside dans sa formulation en forces et déplacements, ce qui facilite son utilisation pour la justification des fondations (capacité portante, glissement, détachement, tassement, translation, distorsions et rotation). De plus, ce macroélément est implémenté dans le cadre de la méthode des éléments finis en tant que fish function dans Flac3D. Cet outil est capable de simuler le SSI du chargé monotone appliqué verticalement et transversalement au pieu. Le modèle proposé a été validé par les résultats des tests de charge de pieu, la méthode des courbes de transfert (basée sur la méthode de Frank et Zhao) et la programmation informatique (conventionnels Flac3D et Pilate). L'approche réussit avec une bonne performance. De plus, l'efficacité et l'application pratique des cette methode dans l'analyse par éléments finis de calcul sont réalisables pour un pieu et un groupe de pieux.

The proposed method presents a simple analysis of Soil-Structure Interaction (SSI) for deep foundation under static load that is applied for single pile and pile group. A model based on macroelement concept, inspired from Abboud 2017, is developed to study the SSI taking into account the different nonlinearities. Its formulation is based on the theory of elastoplasticity and is inspired by European standards (Eurocodes 7 and 8). Wherein, the different parameters are defined from laboratory or in situ tests, or from numerical simulations under static conditions. This model reduces computational costs because the nonlinearities related to the SSI are concentrated in particular points of the computation model. The advantage of macroelement lies in its formulation in forces and displacements, which facilitates its use for the justification of the foundations (bearing capacity, sliding, detachment, settlements, translations, distortions and rotations). Furthermore, this macroelement is implemented in a Finite Element Method framework as a fish function in Flac3D. This tool is capable of simulating the SSI in the monotonic loaded pile. The proposed model has been validated with pile load test results, load transfer method (based on Frank and Zhao method) and computer programming (conventional Flac3D and Pilate). The approach succeeds with a good performance. Additionally, the efficiency and practical application of this method in the computation finite-element analysis are feasible for Single Pile and Pile Group.