Etude expérimentale et numérique des transferts de charge dans un massif renforcé par inclusions rigides : application à des cas de chargements statiques et dynamiques

= Experimental and numerical study of load transfer mechanisms in rigid pile reinforced soils : static and dynamic loading cases

• Auteur / Autrice : Umur Salih Okyay
• Direction : Richard Kastner, Daniel Dias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....), Entreprise Pinto (Fougères)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône) - Laboratoire central des Ponts et Chaussées (France ; 1949-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Calculs numériques

Dynamique

Sols mous

Inclusions

Sols -- Consolidation

Mécanique des sols

Résumé

La technique de renforcement par inclusions rigides constitue une réponse pertinente aux problèmes de sols compressibles. Elle consiste à transférer les charges de l'ouvrage renforcé vers une couche de sol résistante et peu compressible. Le transfert des charges se fait par la combinaison d'inclusions rigides traversant le sol compressible et d'un matelas intercalé entre le réseau d'inclusions rigides et l'ouvrage. La technique de renforcement par inclusions rig ides est adaptée pour des ouvrages de types remblais, dallages, zones industrielles, stations d'épuration. Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes des transferts de charge dans les massifs renforcés par inclusions rigides. Le comportement mécanique des sols pulvérulents et cohérents qui constituent le matelas de répartition a été caractérisé à l'aide d'essais en laboratoire. Des essais en centrifugeuse ont ensuite été réalisés afin de comprendre l'influence des caractéristiques mécaniques du matelas et la configuration géométrique d'un réseau d'inclusions rigides sur les mécanismes de transfert. Des approches numériques s'appuyant sur des calculs par éléments finis et par différences finies sont présentées. La modélisation numérique des essais en centrifugeuse fournit des informations sur le fonctionnement des inclusions rigides dans le cas du remblai et du dallage et permet de comprendre les mécanismes de transfert des charges avec des matelas de répartition constitués de matériaux pulvérulents et cohérents. Les paramètres géométriques des inclusions rigides ainsi que les caractéristiques mécaniques du matelas de répartition sont étudiés. Le comportement dynamique des inclusions rigides est étudié. L'impédance verticale et horizontale d'un réseau d'inclusion rigide est analysée avec une étude paramétrique. Une analyse dynamique d'un réseau d'inclusions est présentée afin d'étudier l'influence des conditions d'ancrage en pied et liaison en tête sur le comportement dynamique.

The soil reinforcement technique with rigid piles is an appropriate solution for most of engineering problems where the soil is compressible. The technique aims to transfer the loads of the structure to soli resistant and less-compressible soil layers. The load transfer is performed with the combination of rigid piles and an earth platform which is interposed between the rigid piles and the structure This earth platform has the advantage of transferring the load to the heads of rigid piles and minimizing the load on the compressible soil layer. Unlike deep foundations of structures, the rigid piles are not connected to the structure. The soil reinforcement technique with rigid piles is suitable for the structures like embankments, pavements, industrial areas, hydraulic treatment plants. These doctoral theses permits lo better understand the phenomena of load transfer mechanisms associated with rigid plies. Firstly, the mechanical behaviour of granular and treated soils has been investigated by laboratory tests. Then centrifuge tests were performed to understand the influence of the earth platform mechanical properties and geometric configuration of rigid piles on rigid load transfer mechanisms. Numerical approaches basin on finite element and finite difference are presented. The geometric parameters of rigid piles and mechanical characteristics of mattress distribution are investigated by a parametric study. The results of numerical modelling provide important information on the functioning mechanisms of rigid plies. The dynamic behaviour of rigid Inclusions is studied. The vertical and horizontal dynamic response of rigid piles is analyzed. A three-dimensional dynamic analysis of rigid piles is presented to understand the influence of the top and tip fixations on the dynamic behaviour of these rigid piles.