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«Étude de phénomènes de liquéfaction» Fernando LOPEZ-CABALLERO Modélisation numérique des inclusions rigides comme solution aux problèmes de liquéfaction.

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1 «Étude de phénomènes de liquéfaction» Fernando LOPEZ-CABALLERO Modélisation numérique des inclusions rigides comme solution aux problèmes de liquéfaction Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures, Matériaux

2 Problèmes liés aux séismes Projet Européen NEMISREF : New Methods for Mitigation of Seismic Risk of Existing Foundations Partenaires : o Soletanche Bachy - FRANCE o Institute of Geology and Mineral Exploration – GREECE o Stamatopoulos & Associates – GREECE o University of Bristol - UK o University of Cambridge – UK o Aristotle University of Thessaloniki – GREECE o Laboratorio Nacional de Engenharia Civil – PORTUGAL o Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti - ROMANIA ECP MSSMat - OR : o Milieux poreux et ouvrages géotechniques o Ondes en milieux hétérogènes et aléatoires

3 Rocher Sol Interaction Sol-Structure Stabilité des ouvrages de soutènement Problèmes liés aux séismes Réponse des ouvrages : Liquéfaction de sols

4 Quelques définitions de la mécanique des sols. Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) Calage des paramètres du modèle Validation des paramètres du modèle numérique Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) Cas de référence Utilisation des inclusions verticales (é tude paramétrique) Plan général

5 Rocher Sol Quelques définitions de la mécanique des sols Propagation du séisme dans le sol Hypothèses Vs, ρ, G, D

6 Propagation du séisme dans le sol Chargement sismique Quelques définitions de la mécanique des sols

7 Comportement non-linéaire des sols : = G( ) Chargement cyclique Quelques définitions de la mécanique des sols G( ) et D( ) = G max

8 Comportement non-linéaire des sols : = G( ) Variation du module & amortissement Quelques définitions de la mécanique des sols

9 Définition de la liquéfaction = T – I ·U Chargement sismique Variation de la pression interstitielle dans les sables U 0

10 Quelques définitions de la mécanique des sols LIQUEFACTION - Problèmes sur le terrain

11 Quelques définitions de la mécanique des sols

12 Plan général Quelques définitions de la mécanique des sols. Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) Calage des paramètres du modèle Validation des paramètres du modèle numérique Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) Cas de référence Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

13 Validation du modèle numérique Calage des paramètres pour le sol Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de lUniversité de Cambridge : (Teymur, 2002)

14 Modèle numérique utilisé h = 10 m 6 m 4 m o Comportement des sols : modèle élastoplastique de lECP ; o Modèle EF, 2D couplé en déformations planes (Gefdyn) ; o Analyse dans le domaine temporel. Validation du modèle numérique

15 Modèle numérique utilisé Courbes G/Gmax- et D- : Validation du modèle numérique

16 Calage des paramètres Validation du modèle numérique Pression Interstitielle et Accélération :

17 Plan général Quelques définitions de la mécanique des sols. Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) Calage des paramètres du modèle Validation des paramètres du modèle numérique Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) Cas de référence Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

18 Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de lUniversité de Cambridge : Validation des paramètres du modèle numérique Validation du modèle numérique

19 Cas de Référence – Profil liquéfiable Validation du modèle numérique Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de lUniversité de Cambridge :

20 Validation des paramètres du modèle numérique Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de lUniversité de Cambridge : Validation du modèle numérique

21 Maillage utilisé : h = 15.8m h = 50.0m Validation des paramètres du modèle numérique Validation du modèle numérique

22 Accélération : Mesuré Simulation Validation des paramètres du modèle numérique Validation du modèle numérique

23 Pression Interstitielle : Mesuré Simulation Validation des paramètres du modèle numérique Validation du modèle numérique

24 Plan général Quelques définitions de la mécanique des sols. Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) Calage des paramètres Validation des paramètres du modèle numérique Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) Cas de référence Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

25 Solution aux problèmes de liquéfaction Cas de référence Profil de sol + fondation : b = 10 m

26 Variation de la pression interstitielle : Distribution de Pw à 9s (Séisme Synthétique) Solution aux problèmes de liquéfaction Cas de référence

27 Variation du taux ru pour le modèle sans inclusions : taux ru (Séisme Synthétique) Sans inclusions Liquéfaction entre 1m et 3m de profondeur Solution aux problèmes de liquéfaction Cas de référence

28 Plan général Quelques définitions de la mécanique des sols. Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) Calage des paramètres Validation des paramètres du modèle numérique Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) Cas de référence Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

29 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Mise en place sur le terrain :

30 Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions. Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique :

31 Solution aux problèmes de liquéfaction Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Utilisation des inclusions verticales rigides

32 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Pw sous fondation (Séisme synthétique) Séparées Solidaires Inclusions séparées pas deffet significatif sur la réponse

33 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Inclusions séparées de la fondation. Distribution de Pw à 5s (Séisme Synthétique)

34 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Inclusions Inclusions séparées de la fondation. Déformée du maillage (Séisme Synthétique) (Pas à léchelle)

35 Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions. Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique :

36 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : b = 10 m

37 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x0.5m Distribution de Pw à 6s (Séisme Synthétique)

38 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Pw sous fondation (Séisme synthétique) 2i 5x1m 2i 5x0.8m 2i 5x0.5m efficiente pour des épaisseurs dinclusion plus grandes que 0.8m

39 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x1.0m Distribution de Pw à 6s (Séisme Synthétique)

40 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Variation de la distorsion induite dans le sol

41 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Variation de la contrainte de cisaillement induite dans le sol

42 Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions. Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique :

43 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides C oefficient de perméabilité des inclusions : k = 1E-4 m/s k = Pw sous fondation (Séisme synthétique) Pas deffet

44 Conclusions Efficacité des inclusions due principalement au fait de rigidifier le sol plutôt quau fait de drainer de lexcès de pression interstitielle ; Efficacité des inclusions rigides est fonction de leur interaction avec le sol de fondation et dans certaines conditions, elle peut produire des effets négatifs ; Les inclusions doivent avoir un effet de confinement sur le sol afin daméliorer sa réponse ; Prochaine étape : o Validation des inclusions avec modèle en centrifugeuse. o Dimensionnement sur un site réel en Grèce


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