| Titre : | Contribution à l’évaluation de la portance non-drainée des fondations circulaires et annulaires par approche numérique |
| Auteurs : | INSAF SAIFI, Auteur ; Sadok Benmebarek, Directeur de thèse ; Naima Benmebarek, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Modélisation numérique,fondations annulaires,fondations circulaires,argile,capacité portante,non drainée,rupture,plasticité |
| Résumé : |
RESUME :
La capacité portante des fondations circulaires et annulaires a une importance fondamentale dans de nombreux problèmes géotechniques, en particulier, les semelles circulaires et annulaires sont de plus en plus utilisées pour les structures telles que les piles de ponts, les châteaux d'eau, les silos, etc. Une conception tenant en compte la sécurité et l'économie de telles fondations nécessite une bonne connaissance à la fois du tassement et de la capacité portante. Bien que la capacité portante des fondations filantes et circulaires ait été amplement étudiée pendant plusieurs décennies, très peu de tentatives expérimentales et analytiques ont été déployées pour étudier la capacité portante des fondations annulaires et circulaires encastrées. Ces dernières constituent récemment un domaine très attractif aux approches numériques. Cependant des divergences notables et des insuffisances sont observées par les praticiens en géotechnique particulièrement et respectivement pour les fondations circulaires encastrées et les fondations annulaires. Dans ce contexte, le présent sujet de recherche s’intéresse à l’exploitation du logiciel FLAC pour contribuer à la réponse aux préoccupations des praticiens. En premier lieu, des investigations numériques ont été effectuées afin d'évaluer la capacité portante non drainée des fondations circulaires avec un rapport encastrement sur diamètre jusqu'à cinq et pour différentes conditions de rugosité de la base et du parement latéral. Contrairement à la base de la fondation, la rugosité latérale a un effet significatif sur la capacité portante. La comparaison des résultats de la présente étude avec les résultats des études disponibles dans la littérature a montré que la divergence dans la littérature est liée aux procédures utilisées pour simuler les conditions d'interface du parement de la fondation et pour estimer la capacité portante. En deuxième lieu, des simulations numériques concernant les fondations annulaires ont été effectués pour évaluer d'une part l'effet du rapport entre le rayon interne du vide et le rayon externe ri/ro de la semelle annulaire et d'autre part, l'effet de l'encastrement avec un rapport encastrement sur diamètre extérieur jusqu'à l'unité sur la capacité portante non drainée pour différentes conditions de rugosité de la base et des parements latéraux. Les résultats montrent que la réduction de la portance n'est significative que pour les ri/ro au-delà de 0,25. En revanche, pour les semelles annulaires encastrées avec des parements rugueux, les résultats indiquent que la différence de la capacité portante entre les semelles circulaires et annulaires diminue avec l'augmentation de la profondeur d'encastrement. ABSTRACT : The bearing capacity of circular and ring foundations is fundamentally important in many geotechnical problems. In particular, ring and circular footings are widely used to support structures such as bridge piers, water tower structures, silos, etc. Safe and economical design of such footings requires a good knowledge of both the settlement and bearing capacity. The bearing capacity of strip and circular footings has been extensively studied for many decades. A very few experimental and analytical attempts have been made to study the bearing capacity of embedded ring and circular footings. These recently constitute a very attractive area to numerical approaches. Nevertheless, significant divergences and deficiencies have been observed by geotechnical practitioners, particularly for embedded circular and ring foundations respectively. In this context, the present research subject focuses on the use of FLAC software to contribute to the response of the preoccupations of practitioners. Firstly, numerical investigations have been carried out to evaluate the undrained bearing capacity of circular foundations with embedment ratios up to five for different base and side foundation roughness conditions. Unlike the foundation base, the roughness of the foundation side has a significant effect on the bearing capacity. The comparison of the present results with previous published numerical studies available in literature shows that the discrepancy in literature is related to the procedures used to simulate the foundation side interface conditions and to estimate the bearing capacity. Secondly, numerical simulations on the ring foundations have been carried out to evaluate, on the one hand, the effect of the ratio of internal radius to external radius ri/ro of the ring footing, and, on the other hand, the effect of the embedment ratios up to unity on the undrained bearing capacity for different base and side foundation roughness conditions. The results show that the reduction in bearing capacity is only significant for the ratio ri/ro above 0.25. However, for embedded ring footing with rough sides, the results indicate that the bearing capacity difference between circular and ring footings decreases with the increase of the embedment depth. |
| Sommaire : |
Résumé ...............................................................................................................................I
Abstract ..............................................................................................................................II ....................................................................................................................................IIIملخص Table des matières...............................................................................................................IV Liste des symboles .............................................................................................................VII Liste des figures ..................................................................................................................VIII Liste des tableaux ................................................................................................................XI Introduction générale...........................................................................................................1 PARTIE A : Recherche bibliographique Chapitre 1 : Aperçu bibliographique sur le comportement des fondations superficielles 1.1. Introduction ..................................................................................................................4 1.2. Généralités sur les fondations superficielles ................................................................4 1.2.1. Définition..............................................................................................................4 1.2.2. Principaux types de fondations superficielles ......................................................6 1.2.2.1. Les fondations filantes ..................................................................................6 1.2.2.2. Les fondations isolées ..................................................................................7 1.2.2.3. Les radiers ou dallages..................................................................................7 1.3. Fonctionnement des fondations superficielles .............................................................8 1.3.1. Comportement d’une semelle sous charge verticale centrée................................8 1.3.2. Mécanisme de rupture d’une fondation superficielle ...........................................8 1.4. Généralités sur la capacité portante des fondations superficielles ...............................11 1.5. Bases conceptuelles des calculs de stabilité.................................................................12 1.5.1. L’analyse d’équilibre limite..................................................................................13 1.5.2. L’analyse limite ....................................................................................................14 1.5.3. Calcul en déformations.........................................................................................16 1.5.4. Les méthodes dérivées des essais en place...........................................................17 1.6. Conclusion ...................................................................................................................18 Chapitre 2: Capacité portante des fondations superficielles 2.1. Introduction ..................................................................................................................20 2.2. Méthodes de calcul de la capacité portante..................................................................20 2.2.1. Méthodes classiques .............................................................................................20 2.2.1.1. Théorie de Rankine (1857) ...........................................................................21 2.2.1.2. Théorie de Prandtl (1920) .............................................................................23 2.2.1.3. Théorie de Terzaghi (1943) .........................................................................24 2.2.1.4. Théorie de Meyerhof (1963).........................................................................28 2.2.1.5. Théorie de Hansen (1970).............................................................................30 V 2.2.1.6. Théorie de Vesić (1973) ...............................................................................33 2.2.2. Méthodes numériques ..........................................................................................33 2.2.2.1. Recommandation pour la modélisation des fondations superficielles..........33 (Mesta. P & Prat .m, 1999) ........................................................................................33 2.2.2.1.1. Interaction entre : fondations, structures et le sol .................................34 2.2.2.1.2. Modélisation du sol et de la fondation sans les structures ...................35 2.2.2.1.3. Cas d’une fondation à la géométrie complexe .....................................35 2.2.2.1.4. Cas d’une fondation rigide....................................................................35 2.2.2.1.5. Cas d’une fondation souple...................................................................36 2.2.2.1.6. Influence de l’état initial des contraintes ..............................................36 2.2.2.1.7. Conseils pour la réalisation des maillages de fondation superficielle ..37 2.2.2.1.8. Comportement des sols et modélisation des fondations superficielle...38 2.2.2.2. La méthode des éléments finis......................................................................39 2.2.2.3. La méthode des différences finies.................................................................39 2.2.3. Revue de la littérature (travaux antérieurs) ..........................................................40 2.2.3.1. Fondation circulaire ......................................................................................40 2.2.3.1.1. Capacité portante des semelles circulaires à la surface.........................40 2.2.3.1.2. Capacité portante des semelles circulaires encastrées .........................44 2.2.3.2. Fondation annulaire .....................................................................................48 2.2.3.2.1. Capacité portante des semelles annulaire à la surface .........................48 2.2.3.2.2. Capacité portante des semelles annulaires encastrées ..........................53 2.3. Conclusion ...................................................................................................................54 PARTIE B : Modélisation numérique Chapitre 3: Les lois de comportement et présentation de l’outil numérique utilisé 3.1. Introduction .................................................................................................................57 3.2. Lois de comportement..................................................................................................58 3.2.1. Modèle élastique ..................................................................................................58 3.2.1.1. Modèle élastique linéaire isotrope (loi de Hooke)........................................58 3.2.1.2. Modèle élastique orthotrope .........................................................................60 3.2.2. Lois de comportement élastoplastique .................................................................61 3.2.2.1. Notion de surface de charge..........................................................................61 3.2.2.2. Notion de règle d’écrouissage.......................................................................62 3.2.2.3. Notions de loi d’écoulement .........................................................................65 3.2.3. Modèle élastique linéaire parfaitement plastique Mohr Coulomb .......................65 3.3. Présentation de l’outil de simulation Flac2d.................................................................68 3.3.1. Méthodologie de simulation avec Flac.................................................................68 3.3.2. Méthode des différences finies (MDF).................................................................70 3.3.3. Schéma de résolution explicite.............................................................................71 3.3.4. Interface ................................................................................................................73 VI 3.3.4.1. Géométrie d’une interface dans FLAC.........................................................73 3.3.4.2. Comportement mécanique d’une interface dans FLAC................................75 3.3.4.3. Paramètres du modèle de l’interface.............................................................76 3.3.2. Calcul avec Flac de la pression exercée par une semelle sur le sol de fondation.76 3.3.2.1. Largeur effective d’une semelle de fondation ..............................................76 3.3.2.2. Pression sur le sol d’une semelle de fondation .............................................77 3.4. Conclusion....................................................................................................................77 Chapitre 4: Analyse numérique de la capacité portante non-drainée des fondations circulaires 4.1. Introduction ..................................................................................................................80 4.2. Synthèse des travaux antérieurs ...................................................................................82 4.3. Procédés de simulation numérique...............................................................................86 4.3.1. Définition du problème et présentation du cas étudié ..........................................86 4.3.2. Simulations par Flac2D ........................................................................................87 4.4. Résultats des calculs et discussion ...............................................................................90 4.1.2. Facteur de capacité portante Nc' à la surface du sol non drainé (Df /D=0) ..........91 4.1.3. Facteur de capacité portante Nc' des semelles circulaires encastrées...................91 4.1.4. Le facteur de profondeur 'dc'.................................................................................100 4.5. Conclusion....................................................................................................................102 Chapitre 5: Analyse numérique de la capacité portante non-drainée des fondations annulaires 5.1. Introduction ..................................................................................................................105 5.2. Procédés de simulation numérique...............................................................................106 5.2.1. Présentation du cas étudié.....................................................................................106 5.2.2. Simulations par Flac2D .........................................................................................107 5.3. Résultats des calculs et discussion ...............................................................................110 5.3.1. Facteur de capacité portante Nc' des semelles circulaires encastrées...................110 5.3.2. Facteur de capacité portante Nc' des semelles annulaires encastrées...................112 5.3.2.1. Semelle annulaire à la surface du sol (Df /D =0) ..........................................112 5.3.2.2. Semelle annulaire encastrée (Df /D ≠0) ........................................................113 5.4. Conclusions ..................................................................................................................122 Conclusions générales .......................................................................................................124 Références bibliographiques ............................................................................................128 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0766 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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