Interaction sol-structure et interaction site-ville : aspects fondamentaux et modélisation

par Pierre Roussillon

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Claude Boutin.

Soutenue en 2006

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    La réévaluation sismique du bâti existant est un enjeu de sécurité majeur. Dans ce cadre a été effectuée une étude de l'interaction sol-structure (ISS) destinée à orienter l'auscultation du bâti et être intégrée dans un premier diagnostic de vulnérabilité. Elle s'inscrit dans une approche basée sur l'établissement de modèles simples de comportement dynamique issus de la confrontation du comportement supposé de la structure avec des données recueillies in situ par la méthode du bruit de fond, de l'excitation harmonique ou des chocs. Le choix d'une représentation simplifiée de l'ISS, autorisant un calcul analytique des fonctions d'impédances, a permis de déterminer, pour chacun des modèles les plus courants de structures, les paramètres adimensionnels essentiels qui gouvernent le phénomène puis d'estimer, selon les valeurs de ces paramètres, la nature et l'importance de l'effet de l'ISS sur les caractéristiques modales du système. Avec le même souci de privilégier les approches analytiques ou semi-numériques, des modèles basses fréquances ont été développés pour appréhender le phénomène d'interaction site-ville (ISV), autrement dit l'effet d'une urbanisation dense sur le champ d'onde sismique. Une première approche macroscopique, correspondant à une homogénéisation périodique des conditions aux limites en surface, a permis d'identifier le paramètre significatif du couplage mécanique entre le sol et la ville puis d'évaluer l'effet de l'interaction site-ville sur l'amplitude et la durée de la réponse sismique. Une deuxième approche, basée sur une formulation simplifiée et néanmoins réaliste du champ d'onde émis par chaque bâtiment, conduit à définir une couche limite pour décrire les interactions multiples entre sol et bâtiment. L'estimation distincte du mouvement en champ libre ou au niveau d'une fondation est ainsi rendue possible.

  • Titre traduit

    = Single soil-structure and multiple site-city interactions: fundamental aspects and models


  • Résumé

    We present a dimensional and parametric analysis of soil structure interaction effects, using simple representative models of structure and closed form impedances of cone model. The effect of a dense urban environment on seismic motions is investigated thanks to macroscopic analytical models: as a first approach, the effect of buildings is described by a mean impedance on the soil-city interface. This enables to identify a mechanical soil-city coupling parameter which governs the magnitude of the interaction, and to determine a characteristic time of the soil-city response. A second more refined model based on approximated wave fields radiated by each building lead to introduce a boundary layer to describe the multiple interactions effect. This work highlights the main mechanisms and governing parameters of single and multiple interaction phenomenon

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VII-296 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 289-296

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3138)
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