Numerical modelling of soil-pile axial load transfer mechanisms in granular soils

par Sofia Costa d'Aguiar

Thèse de doctorat en Génie civil. Mécanique des sols

Sous la direction de Arézou Modaressi et de Jaime Alberto dos Santos.

  • Titre traduit

    Modélisation numérique des mécanismes de transfert de charge axiale sol-pieu dans des sols granulaires


  • Résumé

    L’objectif du travail présenté dans cette thèse est l'analyse et modélisation numérique des mécanismes de transfert de charge axiale entre sol-pieu, dans les sols granulaires. En utilisant un modèle élastoplastique tridimensionnel d'élément finis, une attention particulière est prêtée à la modélisation du comportement de l’interface sol-structure. Ainsi, les outils numériques nécessaires ont été mis en place et les outils existants ont été améliorés afin que, l'analyse de l'interaction sol-pieu soit faisable. Deux nouveaux modèles de comportement 3D sont implémentés dans le code d'éléments finis GEFDYN: un modèle d'interface et, pour le sol, une formulation axisymétrique du modèle multimécanismes de l’ECP, déjà existant et également connus sous le nom de Hujeux. La performance des deux modèles de comportement est comparée avec des résultats expérimentaux: d'abord, en utilisant des essais directs de cisaillement sol-structure et ensuite des essais de charge statiques de pieux en modèle physiques de centrifugeuse. La formulation théorique et l'exécution numérique des modèles constitutifs se sont donc avérées adéquats pour l'analyse des mécanismes de transfert de charge de sol-pieux, pour différents états initiaux du sol, différentes rugosités de la surface sol-pieux et différentes géométries. Finalement, l'applicabilité des modèles proposés est également étudiée pour un cas d’étude réel d’essais de charge statique de pieux forés et à tarière continus, menés dans le site expérimental ISC2 à l’occasion de la 2nd International Conference on the Site Characterization. L’identification des paramètres du sol et la simulation des essais de charge in-situ a été réalisé avec succés.


  • Résumé

    The purpose of the work presented in this thesis, which has a theoretical and numerical character, is the analysis and numerical modelling of soil-pile load transfer mechanisms, in granular soils, when the pile is subjected to axial vertical loads. In the three dimensional elastoplastic finite element model used, particular attention is paid to modelling soil-structure interface behavior. The necessary numerical tools were implemented and the existing ones enhanced so that, the analysis of the soil-pile interaction problem is feasible. Two newly implemented 3D constitutive laws, in the GEFDYN finite element code, are proposed: an interface model and, for soil, an axisymmetric formulation of the existing ECP multimechanism model, also known as Hujeux model. The performance of both constitutive models is compared with experimental results. First, using soil-structure direct shear tests and then, using results of static pile load tests of centrifuge physical models. The theoretical formulation and numerical implementation of the constitutive models proved to be adequate for the analysis of the soil-pile load transfer mechanisms for different soil initial states, soil-pile surface roughness conditions, and different geometries. Finally, the applicability of the proposed models, is also studied for a real case study of pile static load tests carried out in the ISC'2 experimental site, at the occasion of the 2nd International Conference on the Site Characterization. Soil’s laboratory characterization tests and in-situ pile static load tests on bored and CFA piles are simulated, and results successfully compared.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXVI-309 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 210 réf.

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  • Bibliothèque : CentraleSupélec. bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 65052
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