Essais pressiométriques et dimensionnement des fondations profondes sous charges cycliques : application aux pieux soumis à des grands nombres des cycles

par Alexandre Lopes Dos Santos

Projet de thèse en Géotechnique

Sous la direction de Jean-Claude Dupla.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) et de Géotechnique (equipe de recherche) depuis le 01-03-2017 .


  • Résumé

    Contexte De nombreux ouvrages de génie civil sont soumis à des sollicitations cycliques de type environnementales (houles, séismes…) ou industrielles (routiers ferroviaires…). Une partie de ces ouvrages sont réalisés sur fondations profondes (pieux), qui doivent donc reprendre les composantes verticales ou latérales des efforts cycliques. Cela entraine, en général, une dégradation de la capacité portante des pieux par modification des propriétés de l'interface sol-structure. Les méthodes actuelles de dimensionnement des fondations profondes sont basées principalement sur les résultats des essais pressisométrique (Norme NF P94-262) et ne concernent que les sollicitations monotones. Des recherches récentes, réalisées dans le cadre du Projet National SOLCYP (2008-2012), ont permis de proposer une nouvelle méthodologie de dimensionnement des pieux sous charges cycliques axiales et latérales. Cependant, les paramètres de sol utilisés sont obtenus à partir d'essais de laboratoire, et ce type d'approche ne s'inscrit pas dans la pratique quotidienne française. L'obtention des paramètres cycliques nécessaires au dimensionnement des pieux à partir du pressiomètre a également été abordée dans le projet SOLCYP, mais seule la faisabilité d'une telle approche a pu été établie. Objectifs Cette thèse s‘inscrit dans la poursuite des études initiées lors du Projet SOLCYP et dans le cadre d'un nouveau Projet National (2016-2019 : « nouvelles Approches de Reconnaissance de Sols et de Conception des Ouvrages géotechniques à l'aide du Pressiomètre »). L'objectif principal est de développer une nouvelle méthodologie de dimensionnement des fondations profondes sous chargement cyclique à partir du pressiomètre. Une première condition au développement de cette méthodologie est de disposer d'outils et de procédures susceptibles de mesurer les paramètres significatifs (modules de distorsion, modules cycliques…), avec une précision adéquate. Cette première phase consistera à spécifier les critères des équipements nécessaires. Le développement des matériels répondant aux spécifications ainsi édictées ne fait pas partie du travail de thèse et sera réalisé par d'autres partenaires du projet ARSCOP. En revanche, la validation du dispositif et l'obtention les données nécessaires au développement de la méthodologie de calcul cyclique des fondations font partie intégrante du travail de thèse. Cette phase nécessitera la réalisation d'une première étape, préalable aux essais in situ, de qualification des équipements en laboratoire en chambre d'étalonnage où l'on contrôle précisément tous les paramètres (sol, état de contraintes…). En ce qui concerne la campagne d'essais in situ, deux sites sont envisagés (à priori Dunkerque et Merville) sur lesquels on dispose de résultats d'essais de pieux in situ (Projet SOLCYP) et des données sur le comportement cyclique en laboratoire. Une seconde étape importante de l'étude consistera à développer, à partir des données expérimentales, des méthodes d'ingénierie robustes et simples pour analyser le comportement des pieux sous charges cycliques. Ces méthodes seront basées sur la proposition de courbes « cycliques » de transfert de charge t-z et p-y c'est-à-dire permettant d'exprimer la dégradation cyclique en fonction de la sévérité des cycles et du nombre de cycles. Une amélioration du modèle cyclique, en cours de développement à l'IFSTTAR, est également envisagée.

  • Titre traduit

    Pressuremeter tests and foundations design under cyclic loading: application to piles for larger numbers of cycles


  • Résumé

    Context Many civil engineering structures are subjected to cyclic loading of environmental types (e.g. waves or earthquakes) or industrial types (e.g. rails or roads). Some of these constructions are supported by deep foundations (piles), which must take the vertical or lateral components of the cyclical efforts. In general, this yields in degradation of the bearing capacity of the piles by modifying the properties of the soil-structure interface. Current methods of design of deep foundations are based primarily on the results of pressuremeter tests (NF P94-262) and concern only the monotonous loads. Recent research, carried out as part of the National Project SOLCYP (2008-2012), helped to provide a new methodology to design piles under axial and lateral cyclic loads. However, the soil parameters used were obtained from laboratory tests, and this approach does not fit in the French daily practice. The determination of cyclic soil parameters needed to pile design based on pressuremeter tests was also discussed in the SOLCYP project, but only the feasibility of such an approach has been established. Objectives This thesis is a continuation of the studies initiated during SOLCYP Project and as part of a new National Project (2016-2019 "ARSCOP"). The main objective is to develop a new methodology for the design of deep foundations under cyclic loading from the pressuremeter tests. A first condition for the development of this methodology is the availability of tools and procedures capable of measuring relevant parameters (distortion modules, cyclic modules ...), with adequate precision. This first phase of this thesis will specify the necessary criteria for this equipment. The development of materials that meet those specifications is not a part of the thesis work and will be carried out by other partners ARSCOP project. However, the validation of the device and the obtainment of the data needed to develop the methodology for calculating cyclic foundations are part of the thesis. This phase will require the completion of a first step, prior to the field testing, which is the qualification of laboratory equipment in calibration chamber where it is possible to precisely control all soil parameters (soil type, stress state and others). Regarding the campaign of field tests, two sites are planned (a priori Dunkerque and Merville) on which there are in situ test pile results (Project SOLCYP) and laboratory data on the cyclic behavior of the soil. A second important stage of the study will be to develop, from experimental data, robust and simple engineering methods to analyze the behavior of piles under cyclic loads. These methods will be based on the proposal of “cyclic” load transfer curves t-z and p-y to express the cyclical deterioration depending on the severity of the cycles and the number of cycles. To improve the existing cyclical models, under development by IFSTTAR, is also envisaged.