Réponse dynamique d'une fondation à geometrie arbitraire dans un milieu semi-infini et contrôle actif des structures avec prise en compte du couplage sol-structure

par Abdeljalil Benembarek

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Bernard Cambou.

Soutenue en 1993

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .

mots clés

• Eléments infinis
• Milieu semi-infini
• Couplage
• Sol-structure
• Mécanique
• Éléments finis, Méthode des
• Génie civil

Résumé

II est un fait indéniable que, dans le vaste domaine du génie civil, l'ingénieur doit faire face en permanence à une panoplie de contraintes. Celles-ci sont généralement d'ordre économique, de confort, de fiabilité et de sécurité. Si elles sont plutôt simples à énumérer, il n'est en revanche pas aisé de les respecter et, pour le comprendre, un simple coup d'oeil sur la littérature consacrée à la question suffit à réaliser l'ampleur du problème. D'un autre coté, il est essentiel de le noter, cela témoigne aussi de l'effort colossal entrepris par les chercheurs pour tenter d'apporter des solutions satisfaisantes, même si c'est parfois au détriment de la simplicité. De nombreux concepts sont ainsi nés, parmis lesquels le contrôle actif semble prendre de plus en plus d'ampleur, en s'imposant comme un moyen de contrôle efficace. II nous semble intéressant de l'adopter et important d'y greffer une nouvelle contrainte: la prise en compte du couplage sol-structure. Trois études seront donc faites pour mieux cerner la question: 1-Le contrôle actif des structures, afin d'en mettre en évidence l'efficacité. 2-La réponse dynamique d'une fondation dans un milieu semi-infini, en l'occurrence le sol. Nous proposerons et validerons deux nouvelles méthodes dont les avantages ne manqueront pas, nous l'espérons, de vous intéresser. 3-Le contrôle actif avec prise en compte du couplage sol-structure. La réalisation de ces trois études a exigé l'élaboration et la validation d'un code de calcul par la méthode des élements finis tridimensionnels, intégrant le concept de sous-structuration.

Résumé

It is now a reality that in the vasteness of the civil engineering discipline, the engenier has to contend with a multiplicity of constraints. This generally relates to economics, confortability, reliability and security. Although these setbacks seem simple to enumerate, their strict application and a quick glance at the availible literature is enough to give a good idea of the complexity of the problem. To arrive at satisfactory solutions a colossal effort has been made by researchers on the field even though sometimes to the detriment of simplicity. A good number of concepts have been proposed amongst which the theorie of active control is now gaining much ground as an efficient control tool. It is thus interesting for adoption and adding a new constraint (soil-structure coupling) becomes important. Three studies would thus be undertaken to better identify the relevant problems called into play:1-structural active control to highlight its efficiency,2-the dynamic response of a foundation in a semi infinite medium (soil). Two new methods shall be proposed and validated. 3-active control taking into account soil-structure couplings. The realisation of these three studies necessitated the elaboration and validation of a calculation code based on the three dimensional finite element method, integrating the concept of sub-structuration