| Titre : | Analyse numérique du comportement dynamique des remblais d’accès en sol renforcé |
| Auteurs : | Djabri mohamed, Auteur ; Sadok Benmebarek, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | murs à double parement,géosynthétiques,modélisation numérique,approches de pont,chargement cyclique,stabilité |
| Résumé : |
RESUME :
Depuis 1980, de nombreux procédés de construction de murs de soutènement en sol renforcé par les géosynthétiques ont été développés avec un succès remarquable. De nos jours, les murs à double parement opposés en sol renforcé par les géosynthétiques sont utilisés dans les systèmes de protection contre les chutes de blocs rocheux, les barrages en terre, les digues, les barrières acoustiques, les constructions ferroviaires et les remblais d'accès de pont. L'utilisation croissante et l'acceptation de ces murs en sol renforcés par géosynthétiques ont été déclenchées par un certain nombre de facteurs, à savoir l'économie, l'esthétique et les techniques de construction simples et rapides. De plus, sur la base d'observations sur des zones sismiques, ces structures ont confirmé de bonnes performances par rapport aux murs de soutènement rigide. L’expérience acquise au cours de ces quatre dernières décennies a permis de mettre à la disposition des bureaux d’études des normes et des guides d’utilisation dans l’objectif de cerner les méthodes de dimensionnement. Cependant, l’interaction des murs à double parement en sol renforcé par géosynthétique est très complexe, elle fait intervenir certains facteurs importants tels que le phasage de construction, les données géométriques de l’ouvrage, les propriétés des sols et matériaux de renforcement et de leur interaction. La complexité de ce phénomène limite l’utilisation des calculs basés sur les méthodes d’équilibre limite retenus par l’ensemble des normes et guides techniques. Il est à noter que le comportement statique et sismique, lorsque les parements opposés de ces murs interagissent, sont rarement abordés par les études. L’instrumentation en grandeur nature et l’utilisation des méthodes numériques par des logiciels professionnels permettant une meilleure représentation de la géométrie, du phasage de construction et de diverses charges extérieures trouvent dans ces types de construction un domaine très favorable. Dans ce contexte, le présent sujet de recherche s'intéresse à la modélisation numérique à l'aide du logiciel PLAXIS spécialisé en géotechnique, de l’interaction des murs à double parement en sol renforcé par géosynthétique sous chargement statique et dynamique. Des investigations numériques sous chargement statique ont été effectuées en étudiant l'effet de la réduction de la distance (paramètre clé) entre les parements opposés et la longueur de chevauchement des renforcements sur la surface critique de rupture, la pression latérale des terres, le facteur de sécurité, le déplacement horizontal des murs et la résistance à la traction requise au renforcement. Le comportement dynamique sous chargement harmonique cyclique a été également cerné en variant la distance entre les parements du mur, l'accélération et la fréquence du chargement dynamique. De plus, l’effet de la connexion des renforcements au milieu, lorsque les murs sont très proches, a été également investi. Les résultats ont été évalués en termes de déplacement horizontal des murs, de la résistance à la traction requise dans les nappes de renforcement et de la ligne des tractions maximales. ABSTRACT : Since 1980, several processes of construction of geosynthetic reinforced soil retaining walls have been developed with remarkable success. Nowadays, back-to-back geosynthetic reinforced soil walls are encountered in bridge rockfall protection systems, earthen dams, levees, noise barriers, railway construction and embankments approaching bridges. The increasing use and acceptance of these structures have been triggered by a number of factors, including cost effectiveness, aesthetics and simple and fast construction techniques. Also, based on observations in seismically active zones, these structures have demonstrated a good seismic performance compared with rigid retaining walls. The experience gained over the last four decades has made it possible to provide the consulting firms with standards and user guides with the aim of identifying design methods. However, the interaction of back-to-back mechanically stabilized earth walls is very complex, involving some important factors such as construction phasing, geometric data on the structure, soil properties, reinforcing materials and their interaction. The complexity of this phenomenon limits the use of calculations based on the limit equilibrium methods adopted by the set of standards and technical guides. It should be noted that static and seismic behavior, when the opposing facings of these walls perform interaction, are rarely addressed in studies. Full-scale instrumentation and the use of numerical methods by professional software allowing better representation of geometry, construction phasing and various external loads find in these types of construction a very favorable field. In this context, the present research interested the numerical modeling, using PLAXIS software specialized in geotechnics, of the interaction of back-to-back geosynthetic reinforced soil under dynamic and static loading. Numerical investigations under static loading were carried out by studying the effect of reduction of the distance (key parameter) between opposing walls and the overlap length of reinforcements on the critical failure surface, lateral earth pressure, factor of safety, horizontal wall displacements and the required tensile strength of reinforcement. The dynamic behavior under cyclic harmonic loading was also surrounded by varying the distance between opposing walls, the acceleration and the frequency of dynamic loading. In addition, the effect of the connection of reinforcements in the middle, when back-to-back walls are close, was also investigated. The results were evaluated in terms of the horizontal walls displacement, the required tensile strength in the reinforcement layers and the maximum tensile forces line. |
| Sommaire : |
INTRODUCTION GÉNÉRALE……………………………………………………………..
Partie I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE Chapitre 1 : GÉNÉRALITÉS SUR LES MURS DE SOUTÈNEMENT EN SOLS RENFORCÉS 1.1. Introduction…………………………………………………………………………… 1.2. Renforcement des sols………………………………………………………………… 1.2.1. Aperçu historique sur le renforcement des sols………………………………... 1.2.2. Principe de base de renforcement des sols……………………………………… 1.2.3. Type de renfoncements et leur comportement………………………………….. 1.2.4. Systèmes de renforcement…..…………………………………………………... 1.3. Les produits géosynthetiques et leurs propriétés………………………………………. 1.3.1. Types des produits géosynthétiques…..………………………………………… 1.3.2. Développement de l’application des géosynthétiques……..…………………… 1.3.3. Principaux rôles des géosynthétiques…………………………………………… 1.4. La Terre Armée…………………………………………………………………........... 1.4.1. Définition de la Terre Armée…….……………………………………………... 1.4.2. Systèmes de panneaux de revêtement…….…………………………………….. 1.4.3. Mise en œuvre de la Terre Armée………..……………………………………... 1.5. Autres systèmes des murs en sol renforcé……………………………………………. 1.5.1. Le système Terramesh…………………………………………………………... 1.5.2. Les murs de soutènement en sol renforcé par les géosynthetiques……………... 1.5.3. Les murs de soutènement en sol renforcé par des renforcements mixtes ……… 1.5.4. Les murs de soutènement en sol renforcé à parement cellulaire………………... 1.6. Avantages et inconvénients des murs de soutènement en sol renforcé ………………. 1.6.1. Les avantages des murs en sol renforcé....………………………………………. 1.6.2. Les inconvénients des murs de soutènement en Terre Armée…………………... 1.6.3. Mode de réparation des murs en sol renforcé…………………………………… 1.7. Conclusion………………………………………………………………………........... Sommaire VI Chapitre 2: COMPORTEMENT DES MURS DE SOUTÈNEMENT EN SOLS RENFORCÉS SOUS ACTIONS STATIQUES 2.1. Introduction……….…………………….…………………….………………………. 2.2. Modes de reprise de la poussée des terres….………………………………………….. 2.2.1. Cas où la poussée est reprise par le poids de l’ouvrage de soutènement………... 2.2.2. Cas où la poussée est reprise par l’encastrement…..……………………………. 2.2.3. Cas où la poussée est reprise des ancrages ……………..……………………….. 2.3. Modes de rupture des murs de soutènement….……………………………………….. 2.4. Méthodes de calcul des pressions des terres derrière les écrans de soutènement……... 2.4.1. Méthode de Coulomb (1776)…………………………………………………… 2.4.2. Méthode de Rankine (1857)…………………………………………………….. 2.4.3. Méthode de Boussinesq (1882)……………………… ………………………… 2.5. Méthodes d’analyse des ouvrages en sols renforcés………………………………….. 2.5.1. Introduction…………….………………………………………………………. 2.5.2. Stabilité des murs de soutènement en sol renforcé………..……………………. 2.6. Dimensionnement selon la norme française N FP 94-270……………………………. 2.6.1. Analyse de la stabilité externe ……..………………… ……………………….. 2.6.2. Analyse de la stabilité interne…….…………………………………………….. 2.7. Les guides américains FHWA 2009……….………………………………………… 2.7.1. Évaluation de la stabilité externe…………………………….…………………. 2.7.2. Évaluation de la stabilité interne……………………………………………….. 2.8. Études sur la stabilité des murs de soutènement en sols renforcés…………………... 2.8.1. Le mode de rupture……………………………………………………………... 2.8.2. Le coefficient des pressions des terres…….…………………….……………… 2.8.3. La longueur minimale des renforcements……..………………………………... 2.8.4. La répartition des tractions……….………………………………………………. 2.8.5. La flexibilité du parement………..…………………….……………………….. 2.8.6. Le module élastique des renforcements………..……………………………….. 2.8.7. Les paramètres liés au sol renforcé…………………….……………………….. 2.9. Les modes de rupture des murs de soutènement en sols renforcés………………… 2.9.1. Cas de parement en écailles de béton…………………………………….... 2.9.2. Cas de parement en blocs modulaires en béton…………………………… 2.10. Conclusion………………………………………………………………………… Sommaire VII Chapitre 3: COMPORTEMENT DES MURS DE SOUTÈNEMENT EN SOLS RENFORCÉS SOUS ACTIONS SISMIQUES 3.1. Introduction……………………………………………………………………............. 3.2. Les méthodes de calcul des pressions actives dynamiques……………………………. 3.2.1. L’analyse d’états limites par l’approche pseudo-statique….…………………… 3.2.2. L’analyse d’états limites par les approches pseudo-dynamiques……………….. 3.2.3. L’analyse au déplacement………………………………………………………. 3.2.4. Comparaison entre les différentes approches……………………………………. 3.2.5. Les méthodes numériques…………..…………………………………………… 3.3. Justification des murs de soutènement sous séismes selon les guides FHWA 2009…. 3.3.1. Stabilité externe………………………………………………………………… 3.3.2. Stabilité interne……………..…………………………………………………… 3.4. Performances des murs de soutènement vis-à-vis des séismes (cas historiques)……... 3.4.1. Séisme de Gemona (Italie) 1976…….…………………………………………… 3.4.2. Séisme de l’AKITA (Japon) 1983……………………………………………….. 3.4.3. Séisme de San Francisco (USA) 1989…………………………………………… 3.4.4. Séisme de Kobe (Japon) 1999……………………………………………………. 3.4.5. Séisme d’Izmit (Turquie) 1999……………….…………………………………. 3.4.6. Séisme de Chi-Chi (Taiwan) 1999………………..……………………………... 3.5. Études sur le comportement des murs en sol renforcé sous actions sismiques……….. 3.5.1. Les études analytiques……………………………………………………………. 3.5.2. Les études expérimentales………………………………………………………… 3.5.3. Les études numériques……………………………………………………………. 3.6. Conclusion…………………………………………………………………………….. Partie II : SIMULATION NUMÉRIQUE DES REMBLAIS D’ACCÈS DE PONT Chapitre 4: PRÉSENTATION DE LOGICIEL EN ÉLÉMENTS FINIS PLAXIS 4.1. Introduction…………………………………………………………………………… 4.2. Technique de base de la méthode des éléments finis (MEF)………………………..... 4.2.1. Description de la MEF…………………………………………………………… 4.2.2. Signalisation d’un élément fini…………………………………………………… 4.3. Le code PLAXIS……………………………………………………………………… Sommaire VIII 4.3.1. Originalité du PLAXIS…………………………………………………………… 4.3.2. Les points forts du code PLAXIS……………………………………………….. 4.3.3. Les éléments fournis par le code PLAXIS………………………………………. 4.3.4. Les équations de base dans PLAXIS……………………………………………. 4.3.5. Fonctionnalités de PLAXIS……………………………………………………... 4.3.6. Types de calcul dans PLAXIS……………………………………………………. 4.4. Présentation des modèles de matériaux dans PLAXIS………….................................. 4.4.1. Modèle pour les roches fracturées « Jointed Rock model ».……………………… 4.4.2. Modèle de sol avec écrouissage « Hardening soil model »………………………. 4.4.3. Modèle des sols mous « Soft soil model » ………………………………………. 4.4.4. Modèle des sols mous avec fluage « Soft Soil Creep model » ………………….. 4.4.5. Modèle élasticité isotrope linéaire………………………………………………… 4.4.6. Modèle Mohr-Coulomb…………………………………………………………… 4.5. Procédure de simulation numérique des éléments de mur en sol renforcé…………… 4.5.1. Les géosynthétiques………………………………………………………………. 4.5.2. Les interfaces……………………………………………………………………… 4.5.3. Les panneaux de revêtement……………………………………………………… 4.5.4. Points de jonction entre les panneaux…………………………………………….. 4.5.5. Longrine de mise à niveau………………………………………………………… 4.5.6. Le maillage……………………………………………………………………….. 4.5.7. Les conditions aux limites sous séisme…………………………………………… 4.5.8. Phasage des calculs……………………………………………………………….. 4.6. Modélisation de séisme……………………………………………………………….. 4.6.1. Le module dynamique de PLAXIS……………………………………………… 4.6.2. Équation de base du comportement dynamique…………………………………. 4.6.3. Procédure d’analyse dynamique…………………………………………………. 4.6.4. Le programme d’entrée de données « Input » …………………………………… 4.6.5. Les bandes absorbantes …………………………………………………………... 4.6.6. Amortissement matériel (Rayleigh alpha et beta)………………………………… 4.6.7. Le programme de calcul « Calculation » …………………………………………. 4.6.8. Méthodes d’introduction d’un chargement dynamique…………………………. 4.7. Conclusion…………………………………………………………………………….. Sommaire IX Chapitre 5: ANALYSE NUMÉRIQUE DU COMPORTEMENT STATIQUE DES REMBLAIS D’ACCÈS DE PONT 5.1. Introduction……. …………………………………………………………………….. 5.2. Historique sur le comportement statique des remblais d’accès de pont …………….... 5.2.1. Elias et Christopher (1997)……………………………………………………….. 5.2.2. Berg et al. (2009)…………………………………………………………………. 5.2.3. Han et Leshchinsky (2010)………………………………………………………. 5.2.4. El-Sherbiny et al. (2013)…………………………………………………………. 5.2.5. Mouli et al. (2016)……………………………………………………………….. 5.2.6. Benmebarek et al. (2016)………………………………………………………… 5.3. Présentation des études sous condition statique (poids propre) …………………….... 5.4. Comportement d’un remblai d’accès de pont sous poids propre (Cas І)…………... 5.4.1. Géométrie du remblai d’accès de pont (modèle de base)………………………… 5.4.2. Caractéristiques des éléments des murs du remblai……………………………… 5.4.3. Présentation et validation de l’étude……………………………………………… 5.4.4. Discussion des résultats de l’étude statique pour le Cas І………………………… 5.5. Analyse d’un remblai d’accès avec chevauchement des renforcements (Cas ІІ)…….. 5.5.1. Introduction………………………………………………………………………. 5.5.2. Géométrie de base…………………………………….….………………………. 5.5.3. Caractéristiques des matériaux et limitation de l’étude…………………………… 5.5.4. Effets de la longueur de chevauchement…………………………………………. 5.5.5. Influence de la longueur et de la largeur du remblai d’accès de pont ……………. 5.6. Conclusion…………………………………………………………………………….. Chapitre 6: ANALYSE NUMÉRIQUE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE DES REMBLAIS D’ACCÈS DE PONT 6.1. Introduction…………… …………………………………………………………….. 6.2. Synthèse sur le comportement dynamique des remblais d’accès de pont ……………. 6.2.1. Anastasopoulos et al. (2010)……………………………………………………… 6.2.2. Öztürk (2014)……………………………………………………………………. 6.3. Études sur la réponse dynamique des remblais d’accès de pont ……………………... 6.3.1. Présentation du cas étudié et choix de paramètres des matériaux……………….. 6.3.2. Données du chargement sismique………………………………………………… 6.4. Présentation et discussion des résultats de l’étude dynamique ………………………. 6.4.1. Effets de la géométrie sur le comportement du remblai d’accès………………… Sommaire X 6.4.2. Influence des paramètres de l’action sismique….………………………………... 6.4.3. Cas de connexion des renforcements au milieu….……………………………….. 6.5. Conclusion….…………………….…………………….…………………………….... CONCLUSION GÉNÉRALE….………………… ….…………………….…………………. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES….…………………….……………………………. |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0825 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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