Rozprawy doktorskie: „Interaction sol-structure”

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Saez, Robert Esteban. "Interaction dynamique non-linéaire sol-structure". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453297.

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L'interaction dynamique entre le sol et les structures (IDSS) a fait l'objet de nombreuses études sous l'hypothèse de l'élasticité linéaire, bien que les effets de l'IDSS puissent être différents entre un système élastique et un système inélastique. De fait, les méthodologies usuelles développées à partir des études élastiques peuvent ne pas être adaptées aux bâtiments conçus pour dissiper de l'énergie par de l'endommagement lors de séismes sévères. De plus, il est bien connu que la limite d'élasticité du sol est normalement atteinte même pour de séismes relativement faibles. En conséquence, si les effets inélastiques de l'IDSS sont négligés, les études d'endommagement sismique des bâtiments peuvent être très inexactes. L'objectif de ce travail est de développer une stratégie générale pour l'étude du problème de l'IDSS non-linéaire dans le contexte de l'analyse de la vulnérabilité sismique des bâtiments. Ainsi, des modèles d'éléments finis réalistes sont développées et appliquées à des problèmes d'IDSS non-linéaires. Les modèles couvrent une large gamme des conditions pour le sol et des typologies de bâtiments soumis à plusieurs bases de données sismiques. Une stratégie de modélisation a été développée et validée afin de réduire significativement le coût numérique. Pour cela, un modèle 2D équivalent a été développé, implanté dans GEFDyn et utilisé pour effectuer une importante étude paramétrique. De nombreux indicateurs de comportement non-linéaire de la structure et du sol ont été proposés pour synthétiser leur fonctionnement lors du chargement sismique. De surcroît, une stratégie d'évaluation de la vulnérabilité sismique basée sur l'information apportée par une base des données sismiques a été développée. De façon, générale, les résultats ont mis en évidence une réduction de la demande sismique lorsque les effets inélastiques de l'IDSS sont pris en compte. Cette réduction est liée fondamentalement à deux phénomènes : l'amortissement par radiation et l'amortissement hystérétique du sol. Ces deux effets ont lieu simultanément pendant le mouvement sismique. Il est alors très difficile d'isoler l'influence de ces deux phénomènes. En effet, le mouvement effectif transmis à la structure n'est pas le même que celui en champs libre du aux effets d'interaction, ainsi qu'à la modification locale du comportement du sol fortement lié aux poids du bâtiment. Une série de mesures de sévérité sismique et des mécanismes de dissipation d'énergie au niveau du sol et du bâtiment a été introduite dans le but d'analyser ces effets. Cependant, ces résultats sont en général très irréguliers et leur généralisation a été très difficile. Néanmoins, ces résultats mettent en évidence l'importance de la prise en compte des effets du comportement inélastique du sol. La plupart des cas étudiés ont montré un effet favorable de l'IDSS non-linéaire. Mais, en général, l'IDSS peut augmenter ou diminuer la demande sismique en fonction de la typologie de la structure, des caractéristiques du mouvement sismique et des propriétés du sol. Tout de même, il y a une justification économique pour étudier les effets du comportement non-linéaire du sol sur la réponse sismique.

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Toubalem, Franck. "Interaction sol-structure en milieu stochastique". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1669_ftoubalem.pdf.

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En vue d'améliorer la modération de l'lnteraction Sol-Structure, pour des ouvrages "à risque", et d'évaluer par là meme, leurs marges de dimensionnements sous séisme, plusieurs pays se sont associés pour développer un projet international. Ce dernier repose sur la construction d'une maquette instrumentale d'un batiment réacteur de Centrale Nucleaire à l'échelle 1/4, sur le site actif de Hualien (Taiwan). Cette étude succède au projet Lotung qui était l'analogue sur un sol beaucoup plus mou. Les tests de vibrations forcées de cette structure parfaitement axisymétrique font apparaitre deux fréquences de résonance du mode de balancement nettement différentes, dans deux directions orthogonales. Un modèle de sol homogene, aussi sophistiqué soit-il, ne permet pas d'expliquer cet écart. Ainsi pour pallier cette faiblesse, cette thèse propose une interprétation possible du phénomène, via l'intégration de données statistiques qui prennent en compte la variability spatiale à l'échelle macroscopique des caractéristiques mécaniques du sol. Pour appréhender cette nouvelle approche probabiliste et des délicats problèmes adjoints, notre demarche s'articule autour de trois parties relativement independantes les unes des autres, mais néanmoins complémentaires. Dans un premier temps, on établit une synthèse bibliographique sur l'aspect expérimental de ce projet Hualien, et les résultats importants sont exhibés. Dans un deuxième temps, on considère une structure rigide dont le mouvement est successivement décrit par deux puis trois degrés de liberté (respectivement en mono puis en bidimensionnel). Pour traduire les hétérogénéités naturelles du sol et son caractère non deterministe qui en decoule, le corps rigide est supporté par un continuum de ressorts à caractéristiques stochastiques. Dans le cas du tassement, on retrouve ainsi des résultats qui, jusqu'à présent, avaient été seulement observés à l'aide de modèles aux éléments finis, couteux sur le plan numerique. En dynamique, on quantifie d'une part, la dispersion statistique des grandeurs modales (valeurs propres, et fonction de transfert), et d'autre part, on fait apparaître un couplage entre les modes de pompage et de balancement engendré par la prise en compte d'un aléa dans le sol. On met egalement en évidence l'importance du paramètre adimensionnel u ; dans le cas où ce dernier est égal à 3, on retrouve à l'aide du modèle de Winkler bidimensionnel, l'écart expérimental observé. Pour finir, une dernière partie consiste à étudier des milieux continument aléatoires. Dans le cas d'une colonne de sol, l'équation différentielle à coefficients aléatoires est ramenée, grâce à un traitement mathématique original, au cas connu de l'équation d'Helmoltz. Par ailleurs, on examine la question des atténuations liées à ces types de modeles : on montre que l'atténuation "apparente", mise en oeuvre par manipulation d'opérateurs stochastiques n'a pas de sens physique; elle n'existe qu'au travers d'un effet de lissage suscité exclusivement par l'espérance mathématique. En revanche, si on s'intéresse a un modèle de sol constitueé par un continuum de colonnes dont les caractéristiques sont non-déterministes, l'atténuation des amplitudes des pics de résonance est d'autant plus prononcée que la fréquence augmente. Par conséquent, considerer les propriétés mécaniques moyennes d'un tel milieu, ne va pas engendrer la fonction de transfert en déplacement la plus représentative.

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Saez, Robert Esteban Modaressi Arézou. "Interaction dynamique non-linéaire sol-structure". S. l. : Ecole centrale de Paris, 2009. http://theses.abes.fr/2009ECAP0012.

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Anselmucci, Floriana. "Interaction sol-racines : effets sur la micro-structure du sol". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI064.

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Cette thèse de doctorat présente une recherche expérimentale innovante sur la réponse mécanique du sable à la croissance des racines des plantes. L'interaction entre les racines et le sol est étudiée pour deux systèmes racinaires différents -- correspondant au maïs et au pois chiche -- et deux granulométries différentes du sable d’Hostun, dans deux états de porosité initiale.Un protocole est mis au point afin de créer des échantillons présentant une bonne répétabilité de leurs propriétés initiales, et représentatifs des interactions naturelles entre racines et sol. Deux campagnes expérimentales ont été conduites sur la base de séries d’échantillons comportant différentes plantes et différents états initiaux de sable. Une analyse 4D (3D + temps) de l'interaction est effectuée grâce à la tomographie à rayons X.Chaque échantillon est scanné en moyenne 7 fois, depuis le jour du semis jusqu'au 7e jour de développement du système racinaire. Un traitement d’image spécifique a été développé et appliqué aux images 3D reconstruites à partir des radiographies à rayons x. Ce traitement d’image permet entre autres d’identifier le système racinaire ainsi que les grains de sable, mais aussi de déterminer la teneur en eau locale du sol. Ainsi, un volume comportant quatre phases, représentatif du système sol-racines, est défini pour chaque état auquel un échantillon est imagé. Par ailleurs, en s’appuyant sur les images 3D en niveaux de gris, la cinématique du système est mesurée par application de corrélations d’images dites locales et discrètes.Les mesures de porosité locale (déduites des volumes à 4 phases) et les champs de déformation du sable (déduits des corrélations d’images) sont détaillés pour chaque configuration initiale du système sable-plante.Concernant l’impact de l’état initial du sable sur le développement des systèmes racinaires : la comparaison des différentes configurations montre, entre autres, que la densité du sable joue un rôle clef sur l’expansion du système racinaire, ceci pour les deux plantes considérées.Concernant la réponse du sable à la croissance des racines : le tenseur des déformations montre un cisaillement du sol lors de la croissance d’une racine. La zone cisaillée autour de la racine est plus large pour une plus faible densité initiale du sable. La détermination de la réponse volumique du sable à la croissance d’une racine, et sa dépendance à la densité du sol a aussi fait l’objet d’une attention particulière. Ainsi, dans la zone cisaillée, la sable présente une réponse purement dilatante pour les états initiaux les plus denses, alors que les états les plus lâches montrent un comportement contractant, particulièrement à distance de la racine. De telles réponses sont observées à la fois pour le maïs et le pois chiche. De plus, le comportement contractant, induit par le cisaillement à distance de la racine, est aussi confirmé pour les deux granulométries du sable pris dans l’état le plus lâche
This PhD thesis presents an innovative experimental investigation on the mechanical response of sand to plant root growth.Root-soil interaction is investigated for two different root systems -- Maize and Chickpea -- and two different gradings of Hostun sand with two initial porosities.An original protocol is developed aiming to create samples with repetitive initial nominal properties and representative of the natural interaction.Two experimental campaigns were run on a series of samples with different sands and plants.A 4D (3D+time) analysis of the interaction is carried out by using x-ray Computed Tomography.For each sample, an average of 7 x-rays scans is performed, from the day of the seed sowing up to 7-days-old root system.An image processing technique has been developed and it is applied to the 3D images resulting from the reconstruction of the x-ray scans. Through this image processing, the root system is identified, together with the sand grains and the water present in the system. Finally, a four-phased volume representative of the soil-root system can be defined for each state of the observed samples.Besides, from the 3D greyscale images of the samples, measurements of the kinematics of the system are obtained through local and discrete approaches of image correlation.Local sand porosity and deformations resulting from the four-phased volumes and the image correlations are detailed for one sample of each root-sand configuration.Regarding the impact of the initial sand state on the root system development, the comparison of the different configurations shows, among other things, that the sand density plays a key role on the expansion of the root system, for both plant species.Concerning the sand response to the root growth, the strain tensor computed with image correlation shows that a root shears the soil while growing and the sheared zone is wider when the initial bulk density is lower.This work focuses also on the determination of the sand volumetric response to root growth in the sheared zone and its dependency on the soil density.Sand response is purely dilatant for denser initial states, while the looser sand exhibits a contractant behaviour far from the root surface. Such a response is obtained in the case of both maize and chickpea. Moreover, the contractant behaviour induced by the shearing away from the root is confirmed also for both sand granulometries in a looser state

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phelipot, Annabelle. "Interaction sol-structure lors d'opérations de microtunnelage". Phd thesis, INSA de Lyon, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003398.

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Ce travail s'inscrit dans le cadre du Projet National de Recherche français "Microtunnels". Le microtunnelage est une technique de pose de canalisations sans tranchée. Elle consiste à foncer la canalisation à l'arrière d'un microtunnelier ayant les fonctions d'excavation, de marinage et de guidage. Cette méthode récente, permettant de réduire les nuisances liées à la pose des réseaux en tranchée, se développe principalement dans le cadre du génie civil urbain.
Cette étude essentiellement expérimentale concerne les problèmes liés au frottement à l'interface sol-canalisation, à la stabilité du front de taille, et enfin aux mouvements induits au sein du massif de sol traversé.
Une première phase d'observations de terrain, basée sur le suivi complet de chantiers de microtunnelage dans des conditions de sol diverses, comportait la caractérisation des terrains traversés ainsi que l'enregistrement des principaux paramètres de fonçage et de pilotage. L'interprétation de ces données a permis de mettre en évidence l'incidence de la nature des terrains, de la surcoupe, de la lubrification et des problèmes de guidage sur les frottements mobilisés, sans permettre toutefois de toujours faire la part de chacun de ces paramètres. Les problèmes de stabilité du front et leur incidence sur les mouvements du sol ont pu également être observés et analysés.
A partir de ces résultats, une étude complémentaire, dans des conditions bien contrôlées, a été entreprise dans une chambre de calibration adaptée à la modélisation du fonçage de canalisations. Les essais réalisés ont permis de cerner plus précisément l'incidence de la surcoupe et de l'injection de lubrifiant sur les frottements mobilisés et sur les mouvements engendrés dans le massif. L'incidence de la surcoupe a été modélisée à l'aide de simulations numériques bidimensionnelles en vue de l'extension aux conditions in situ.

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Cevaer, Franck. "Interaction sol-structure. Modélisation des fonctions d'impédance". Nantes, 1993. http://www.theses.fr/1993NANT2009.

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L' interaction sol-structure en dynamique caractérisée usuellement par les fonctions d'impédance doit être prise en compte des la conception des ouvrages tant pour les fondations de machine que pour les fondations d'ouvrages soumis a l'action sismique. Les fonctions d'impédance relatives à une fondation, un type de sol, et un mode de vibration représentent, sous excitation harmonique, la raideur dynamique complexe du sol. Le travail de bibliographie regroupe l'ensemble des fonctions d'impédance relatives aux fondations superficielles trouvées dans la littérature sous forme paramétrée. Cette étude a permis la réalisation d'un ouvrage: manuel des fonctions d'impédance - fondations superficielles. Y apparaissent les résultats relatifs aux fondations de forme simple (circulaire, rectangulaire et filante) et aux sols de caractéristiques simples (milieu semi-infini, monocouche surmontant soit un substratum rigide, soit un demi-espace). Cet ouvrage permet au concepteur de prendre en compte l'interaction sol-structure dans les cas simples ou au niveau d'avant-projets. Une méthode pratique de prise en compte de l'interaction sol-fondation est développée dans le cas ou le sol peut être assimile a un monocouche homogène et viscoélastique reposant sur un substratum rocheux, et pour une fondation circulaire rigide. Les fonctions d'impédance des modes de translation horizontale et de balancement sont représentées par un modèle discret dont les paramètres, indépendants de la fréquence, sont déterminés par des abaques ou des formules empiriques en fonction de la géométrie sol-fondation du problème. Un amortisseur visqueux de caractéristiques dépendant hyperboliquement de la fréquence est utilise pour rendre compte des effets (en basses fréquences) de l'amortissement interne de la couche de sol. Le modèle fréquentiel ainsi réalise permet d'obtenir des réponses de structures en très bonne corrélation avec celles prenant en compte les fonctions complètes d'impédance

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Phelipot, Annabelle. "Interaction sol-structure lors d'opérations de micro-tunnelage". Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0087/these.pdf.

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Ce travail s'inscrit dans le cadre du Projet National de Recherche français "Microtunnels". Le rnicrotunnelage est une technique de pose de canalisations sans tranchée. Elle consiste à foncer la canalisation à l'arrière d'un microtunnelier ayant les fonctions d'excavation, de marinage et de guidage. Cette méthode récente, permettant de réduire les nuisances liées à la pose des réseaux en tranchée, se développe principalement dans le cadre du génie civil urbain. Cette étude essentiellement expérimentale concerne principalement les problèmes liés au frottement à l'interface sol-canalisation, à la stabilité du front de taille, et enfin aux mouvements induits au sein du massif de sol traversé. Une première phase d'observations de terrain, basée sur le sui vi complet de chantiers de rnicrotunnelage dans des conditions de sol diverses, comportait la caractérisation des terrains traversés ainsi que l'enregistrement des principaux paramètres de fonçage et de pilotage. L'interprétation de ces données a permis de mettre en évidence l'incidence de la nature des terrains, de la surcoupe, de la lubrification et des problèmes de guidage sur les frottements mobilisent, sans permettre toutefois de toujours faire la part de chacun de ces paramètres. Les problèmes de stabilité du front et leur incidence sur les mouvements du sol ont pu également être observés et analysés. A partir de ces résultats, une étude complémentaire, dans des conditions bien contrôlées, a été entreprise dans une chambre de calibration adaptée à la modélisation du fonçage de canalisations. Les essais réalisés ont permis de cerner plus précisément l'incidence de la surcoupe et de l'injection de lubrifiant sur les frottements mobilisés et sur les mouvements engendrés dans le massif. L'incidence de la surcoupe a été modélisée à l'aide de simulations numériques bidimensionnelles en vue de l'extension aux conditions institue
This work comes within the scope of the « Microtunnels » French National Project. The micro-tunneling technique is a trenchless process for installing small diameter pipes. It consists in jacking pipe elements behind the boring machine performing excavation, spoil removal and steering operations. The main advantage of this recent method is a reduction in disturbances compared to traditional open-trench techniques. Therefore, it is especially useful and adapted in urban areas. This experimental study principally focuses on the main aspects of the technique:. / soil/pipe interface friction,. / face stability. / ground movements induced by microtunneling technique. In the first part, the complete monitoring at several microtunneling sites is reported. In particular, encountered soils are characterized (through in-situ and laboratory tests) and the main jacking and steering data are monitored. The in depth analysis of these data shows the great influence of ground nature, overcut, lubrication and pipe misalignments on mobilized friction. However, the respective contribution of each of the aforementioned parameters is not clearly identified. Face stability and ground \. 10vements are also observed and analyzed. Based on these in-situ results, a complementary experimentation has been designed and set up. Pipe jacking has been reproduced in a calibration chamber with a detailed and precise procedure and a full monitoring of ground displacements in the vicinity of the pipe and the pipe’s displacements and stresses. The influence of overcut, lubricant injection on the mobilized friction and the associated ground movements is precisely evaluated. In addition. The overcut effect has been simulated by numerical 2D calculations in order to use them to in-situ conditions

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Roussillon, Pierre. "Interaction sol-structure et interaction site-ville : aspects fondamentaux et modélisation". Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0008/these.pdf.

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La réévaluation sismique du bâti existant est un enjeu de sécurité majeur. Dans ce cadre a été effectuée une étude de l'interaction sol-structure (ISS) destinée à orienter l'auscultation du bâti et être intégrée dans un premier diagnostic de vulnérabilité. Elle s'inscrit dans une approche basée sur l'établissement de modèles simples de comportement dynamique issus de la confrontation du comportement supposé de la structure avec des données recueillies in situ par la méthode du bruit de fond, de l'excitation harmonique ou des chocs. Le choix d'une représentation simplifiée de l'ISS, autorisant un calcul analytique des fonctions d'impédances, a permis de déterminer, pour chacun des modèles les plus courants de structures, les paramètres adimensionnels essentiels qui gouvernent le phénomène puis d'estimer, selon les valeurs de ces paramètres, la nature et l'importance de l'effet de l'ISS sur les caractéristiques modales du système. Avec le même souci de privilégier les approches analytiques ou semi-numériques, des modèles basses fréquances ont été développés pour appréhender le phénomène d'interaction site-ville (ISV), autrement dit l'effet d'une urbanisation dense sur le champ d'onde sismique. Une première approche macroscopique, correspondant à une homogénéisation périodique des conditions aux limites en surface, a permis d'identifier le paramètre significatif du couplage mécanique entre le sol et la ville puis d'évaluer l'effet de l'interaction site-ville sur l'amplitude et la durée de la réponse sismique. Une deuxième approche, basée sur une formulation simplifiée et néanmoins réaliste du champ d'onde émis par chaque bâtiment, conduit à définir une couche limite pour décrire les interactions multiples entre sol et bâtiment. L'estimation distincte du mouvement en champ libre ou au niveau d'une fondation est ainsi rendue possible
We present a dimensional and parametric analysis of soil structure interaction effects, using simple representative models of structure and closed form impedances of cone model. The effect of a dense urban environment on seismic motions is investigated thanks to macroscopic analytical models: as a first approach, the effect of buildings is described by a mean impedance on the soil-city interface. This enables to identify a mechanical soil-city coupling parameter which governs the magnitude of the interaction, and to determine a characteristic time of the soil-city response. A second more refined model based on approximated wave fields radiated by each building lead to introduce a boundary layer to describe the multiple interactions effect. This work highlights the main mechanisms and governing parameters of single and multiple interaction phenomenon

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Roussillon, Pierre Boutin Claude. "Interaction sol-structure et interaction site-ville aspects fondamentaux et modélisation /". Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=roussillon.

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Chenaf, Nawel. "Interaction inertielle et interaction cinématique sol - pieu". Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2012.

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Le présent travail vise d'abord à étudier expérimentalement les interactions inertielle et cinématique sol-pieu dans un sol non-cohérent à l'aide de modèles réduits centrifugés, à construire ensuite une plate forme de modélisation numérique dynamique non-linéaire de la réponse temporelle du système sol-pieu et à proposer une première génération des modèles d'élément d'interface de type Winkler calés sur les résultats expérimentaux. Les essais sous impact en tête fournissent des données sur l'interaction inertielle pure, les essais sous séisme sans chevêtre, puis avec chevêtre permettent d'observer respectivement l'interaction cinématique pure et l'interaction couplée inertielle et cinématique. Les boucles P - réaction du sol – Y déplacement du pieu aux différentes profondeurs sont établies et analysées dans les trois situations. La modélisation numérique de type Winkler dynamique non-linéaire 1D implémente l’algorithme de Newton-Raphson et l’algorithme de Hilbert-Hugues-Taylor. Des modèles d'éléments d'interface sont choisis dans la littérature parmi ceux fondés sur des paramètres physiques. La plate-forme numérique permet de proposer un calage des paramètres de ces éléments sur les résultats expérimentaux pour reproduire les trois types d’interaction. La séparation des interactions inertielle et cinématique a été observée expérimentalement pour la première fois dans le présent travail
The present work is first an experimental study of the inertial and the kinematic soil pile interaction of a single pile in a non-coherent soil through reduced scale model tests in the centrifuge. Then a numerical modelisation is built to compute the nonlinear dynamic response of the soil-pile system in the time domain. The experimental results make it possible to build a first generation of Winkler interface elements numerical models. Impacts experiments on a single pile with a pile cap provide an insight in the purely inertial interaction. Tests in the earthquake simulator embarked in the centrifuge give also experimental data about the purely kinematic interaction (without pile cap) and the combination of the two forms of interaction (with a pile cap). P-y loops (Soil reaction–Pile displacement) are established for the three different experimental conditions and reveal important differences. The numerical model is that of the 1D Winkler beam on nonlinear interface punctual elements. It implements the modified Newton algorithm and the Hilbert-Hugues-Taylor algorithm. The different interface elements based on physical parameters are chosen from the literature. They are fitted on the experimental data to reproduce the three forms of interactions. A separation of the inertial type interaction and the kinematic type has been experimentally observed for the first time in the present work

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Plumey, Sylvain. "Interaction sol-structure dans le domaine des tranchées couvertes /". Lausanne : EPFL, 2007. http://library.epfl.ch/theses/?nr=3714.

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Thèse Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL, no 3714 (2007), Faculté de l'environnement naturel, architectural et construit ENAC, Section de génie civil, Institut de structures IS (Laboratoire de construction en béton IS-BETON). Dir.: Aurelio Muttoni, Laurent Vulliet.

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Savin, Eric. "Influence de la variabilité spatiale en intéraction sismique sol-structure". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006636.

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Dans ce travail est présentée une formulation intégrale de l'interaction sismique sol-structure qui permet de traiter les cas d'un champ incident de nature stochastique et d'un sol hétérogène également de nature aléatoire. Dans le premier cas les méthodes de l'analyse spectrale des vibrations aléatoires s'appliquent sans difficulté. Dans le deuxième cas, l'approche proposée étend à des volumes la notion d'interface pour les méthodes de sous-structuration classiques.

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Hernandez, Hernandez Gabriel Angel. "Effets d'interaction sismique sol-structure". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0285.

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Grâce à l'utilisation du principe des travaux virtuels, il est possible de présenter une approche unifiée de l'interaction sismique sol-structure mettant en évidence les sollicitations exercées d'un système sur l'autre adaptées à la cinématique de chaque domaine. La considération du problème sismique au niveau de la fondation set avantageuse car celle-ci peut souvent être considérée comme rigide. Le raisonnement en sous-structures développé ici ne repose que sur l'hypothèse de linéarité du comportement. Cette hypothèse restrictive étant retenue, le problème complet de l'interaction est envisagé en insistant sur une utilisation d'un champ sismique local le plus riche possible. Le traitement numérique n'est développé que le plus tardivement possible de manière à laisser la voie ouverte aux techniques les plus adaptées et à la mise en œuvre de méthodes simplifiées. Cette approche modulaire permet d'utiliser en tant que de besoin divers outils, en particulier tout code classique de calcul dynamique des structures

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Saberi, Miad. "Développement et implémentation d'un nouveau modèle constitutif d'interface avancé pour l'application dans les problèmes d'interaction sol-structure". Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28237.

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Le comportement des interfaces entre les sols granulaires et les matériaux de construction structuraux a un impact important sur la réponse monotonique et cyclique de nombreux systèmes d'interaction sol-structure (SSI) tels que les structures de soutènement, les canalisations enterrées, les fondations superficielles et certains barrages en remblai. L'interface, en tant que milieu de transition, peut présenter différents comportements complexes sous des conditions de chargements variées, y compris la localisation des contraintes et des déformations, le glissement et la séparation, l’écrouissage / écrouissage négatif, la dilatance, la contraction accumulative, la dégradation des contraintes et la rupture des particules. Comprendre la mécanique et la modélisation de ces zones d'interface est une étape importante pour une conception et une analyse sûres et efficaces des problèmes d’interaction sol-structure. Cette thèse de doctorat comporte trois phases majeures: le développement de nouveaux modèles de comportement d'interface avancés ; l’implémentation du modèle de comportement d'interface développé dans un code d'éléments finis d’usage général; et, par conséquent, l'application du modèle de comportement d'interface implémenté à l'analyse numérique de la réponse d’un barrage en enrochement avec masque en béton soumis à des mouvements sismiques du sol. Phase de développement du modèle : Des modèles de comportement d'interface avancés pratiques et efficaces ont été développés dans le cadre de la plasticité à deux surfaces et de la mécanique des sols à l'état critique (CSSM) et ils sont compatibles avec le concept de paramètres d'état. Le développement du modèle utilise une formulation unifiée pour simuler le comportement monotonique et cyclique des interfaces sol granulaire (sableux et graveleux)-structure pour une large gamme de masses volumiques de sol et sous différentes contraintes normales et cheminements de contraintes, en utilisant un seul ensemble de paramètres d'étalonnage. Le modèle considère la rupture des particules sous cisaillement et est capable de simuler le comportement d'interface complexe comme la transformation de phase, l’écrouissage et l’écrouissage négatif, la dégradation des contraintes, la contraction accumulative cyclique, la stabilisation de la contraction cyclique et la dépendance aux cheminements de contraintes. Le modèle d'interface nécessite huit paramètres d'étalonnage pour simuler le comportement de l'interface sol graveleux- structure, neuf paramètres pour simuler le comportement pratique des interfaces sol granulaire (sableux et graveleux)-structure et onze paramètres d'étalonnage pour les interfaces sol granulaire-structure en tenant compte de la rupture des particules. Tous les paramètres du modèle ont une signification physique et peuvent être facilement déterminés en utilisant des essais de cisaillement d'interface standard. Les capacités du modèle ont été validées à l'aide de données expérimentales extraites de la littérature. Phase d’implémentation du modèle : Le modèle de comportement d'interface développé a été implémenté dans un code d'éléments finis (FE) d’usage général (ABAQUS) sous forme d'un élément d'interface solide à couche mince. Le schéma d'intégration numérique utilisé dans la phase d’implémentation a été examiné par la simulation de différents problèmes de valeurs limites, y compris l’essai de cisaillement à un seul élément, l’essai de cisaillement par blocs coulissants et l'essai d'arrachement pour différentes valeurs de pas de temps. Phase d'application du modèle : Dans cette phase, les réponses statiques et sismiques des barrages en enrochement avec masque en béton (CFRD) ont été examinées en considérant l'effet de l'interaction dalle du masque - couche d’amortissement à l'interface. Les effets des différents éléments, tels que l'approche de la modélisation de l'interface, le niveau d'eau dans réservoir et la rugosité de l'interface sur la réponse de la dalle en béton dans les CFRDs ont été évalués sous des conditions statiques et dynamiques. Mots-clés: Interface sol granulaire-structure, géo-structures, modèle de comportement, développement de modèles, implémentation de modèles, simulation numérique, chargement monotonique et cyclique, barrages en enrochement avec masque en béton.
The behavior of interfaces between granular soils and structural construction materials has an important impact on the monotonic and cyclic response of many soil-structure interaction (SSI) systems such as retaining structures, buried pipelines, shallow and deep foundations, and some embankment dams. The interface as a transition medium may experience different complex behavior under different loading conditions, including stress and strain localization, sliding and separation, stress hardening/softening, stress dilatancy, accumulative contraction, stress degradation and particle breakage. Understanding the mechanics and modeling of these interface zones is an important step towards a safe and effective design and analysis of SSI problems. This doctoral thesis has three major phases: the development of new and efficient advanced interface constitutive models; the implementation of the developed interface constitutive model in a general-purpose finite element code; and consequently the application of the implemented interface constitutive model in the numerical response analysis of concrete-faced rockfill dam under earthquake ground motion. Model Development Phase: Practical and efficient advanced interface constitutive models were developed in the framework of two-surface plasticity and critical state soil mechanics (CSSM) and compatible with the concept of state parameters. The model development uses a unified formulation to simulate both monotonic and cyclic behavior of granular (sandy and gravelly) soil-structure interfaces over a wide range of soil densities and under different normal stresses and stress paths, using a single set of calibration parameters. The model considers particle breakage under shear cycles and is capable of simulating the complex interface behavior such as phase transformation, stress hardening and softening, stress degradation, cyclic accumulative contraction, cyclic contraction stabilization and stress path dependency under different loading conditions. The interface model requires eight calibration parameters to simulate gravelly soil-structure interface behavior, nine parameters to simulate the practical behavior of granular (sandy and gravel) soil-structure interfaces, and eleven calibration parameters for granular soil-structure interfaces considering particle breakage. All model parameters have physical meaning and can be readily determined using standard interface shear tests. The model capabilities were validated using experimental data collected from the literature. Model Implementation Phase: The developed interface constitutive model was implemented into a general-purpose finite element (FE) code (ABAQUS) in the form of a solid thin-layer interface element. The numerical integration scheme employed in the implementation phase was examined through simulation of different boundary value problems, including single element shear test, slide block shear test and shaft pullout test under different time step sizes. Model Application Phase: In this phase, the static and seismic responses of concrete-faced rockfill dams (CFRD) were examined considering the effect of the concrete face slab-cushion layer interaction at the interface. The effects of different elements, such as interface modeling approach, reservoir water level and interface roughness, on the response of the concrete face slab in CFRDs were evaluated under both static and dynamic conditions due to earthquake ground motion. Keywords: granular soil-structure interface, geo-structures, constitutive modeling, model development, model implementation, numerical simulation, monotonic and cyclic loading, concrete-faced rockfill dams

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Savin, Eric. "Influence de la variabilité spatiale en interaction sismique sol-structure". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006636.

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Les études des phénomènes d'interaction sismique sol-structure pour le dimensionnement d'ouvrages en génie civil sont fondées sur deux hypothèses simplificatrices fortes : l'homogénéité latérale du sol sous la fondation, et la représentation du mouvement sismique par des ondes planes à incidences verticales ou inclinées. Pour de grands ouvrages reposant sur des radiers flexibles étendus, ces hypothèses ne sont plus valides, d'autant que les observations in situ des ondes sismiques font apparaître une variabilité spatiale importante même sur de courtes distances et indépendamment de l'effet du passage d'onde. Dans ce travail sont développés les outils de modélisation et d'analyse numérique permettant de tenir compte de cette variabilité ainsi que de celle des caractéristiques mécaniques du sol. Une approche probabiliste est retenue, et leur influence est directement reliée à la réponse de la structure au séisme par une formulation intégrale incorporant ces deux aspects simultanément. Pour une mise en oeuvre numérique efficace, la dimension aléatoire des fluctuations - grandes ou petites - aléatoires des caractéristiques mécaniques du sol est réduite par l'introduction du développement de Karhunen-Loeve de l'opérateur de raideur dynamique associé. Cette technique est aussi appliquée au champ sismique incident. Les résultats obtenus pour des cas complexes réalistes permettent de mettre en évidence certains phénomènes dont l'appréhension apparaît indispensable dans le cadre d'une étude industrielle. Ils donnent notamment quelques indications utiles sur la sensibilité de la réponse de la structure à la variabilité spatiale du mouvement sismique ou des paramètres du sol.

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Iqbal, Javed. "Contribution à l'analyse des effets macroscopiques de l'interaction structure-sol-structure par modélisation simplifiée en éléments spectraux". Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU030/document.

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Ce travail de thèse présente une contribution à l'analyse des effets dynamiques des interactions sol-structure sur le mouvement sismique du sol et des bâtiments. Il repose essentiellement sur une approche numérique qui utilise la méthode des éléments spectraux et une représentation simplifiée des bâtiments par des modèles « par blocs » dont la réponse est ajustée par comparaison à plusieurs jeux de données expérimentales. L'objectif principal est de définir un cadre permettant une modélisation réaliste des effets macroscopiques d'interactions sol-structure et structure-sol-structure dans le calcul du mouvement du sol et des bâtiments. Après une présentation du cadre théorique de l'interaction sol-structure et des principales méthodes utilisées pour sa modélisation, divers exemples, comprenant le site Euroseistest / Volvi (Grèce), les tours de l'Ile Verte à Grenoble et Anchorage (Alaska), sont étudiés en détail pour identifier les difficultés de modélisation et proposer une procédure d'ajustement des paramètres des modèles par blocs au comportement réel des structures. Cela inclue une discussion sur les caractéristiques dynamiques les plus importantes à reproduire (fréquence de résonance, amortissement et mouvement de bascule) et sur la façon d'adapter les propriétés fictives des modèles par blocs afin de reproduire le comportement dynamique de structures dont les propriétés mécaniques varient fortement sur des échelles spatiales beaucoup plus faibles. Une attention particulière est consacrée à la modélisation par blocs de bâtiments ayant des propriétés dynamiques non-isotropes et des réponses mêlant flexion et cisaillement (de type « poutre de Timoshenko ») via l'introduction de propriétés hétérogènes au sein des éléments spectraux, et sans modification de la section géométrique globale. Ce travail comprend également une comparaison détaillée des différences entre modèles 2D et 3D et une discussion de leur origine physique : pour des bâtiments ayant des rapports d'aspect (longueur sur largeur) inférieurs à 6, les modèles 2D sont non-conservatifs, dans le sens où ils surestiment de façon significative l'amortissement et le mouvement de bascule. Cette thèse comprend également une grande partie sur les effets de l'interaction de structure à structure au travers du sol. De nombreuses situations sont étudiées, depuis le cas de 2 bâtiments à 2D ou 3D jusqu'au cas de zones densément urbanisées en 3D, avec divers types d'excitations (« pull-out », source superficielle ou profonde). Les effets de la distance inter-bâtiments sont étudiés dans diverses gammes de fréquence. La tendance générale obtenue est une diminution du mouvement du sol et des bâtiments autour de la fréquence de résonance fondamentale et une augmentation autour de la fréquence du premier harmonique. Des effets significatifs de réduction de la sollicitation sismique apparente sont obtenus en raison de l'effet de bouclier joué par les bâtiments vis à vis des ondes de surface
This work is a contribution to investigations on the effects of dynamic soil-structure interaction on the seismic motion of both ground surface and buildings. It is based mainly on a numerical approach using the spectral element method and a simplified representation of buildings with "block models", calibrated however on a comparison with various sets of instrumental data. One of the main goals is to set the frame for a relevant macroscopic modeling of SSI and SSSI effects on ground and structural dynamic response. After a presentation of the background theoretical framework of soil-structure interaction and the main modeling approaches, various examples from Euroseistest / Volvi (Greece), Grenoble Ile Verte towers (France) and Anchorage (Alaska) are investigated in detail to identify the main modeling issues and to propose a procedure to best tune the model and its parameters to the actual behavior. It includes a discussion on the main relevant macroscopic dynamic characteristics to fit (frequency, damping and rocking ratio), and on the way to use "block models", i.e., models consisting of blocks full of fictitious material, to satisfactorily reproduce the macroscopic response of actual buildings having highly variable slenderness ratios, with frames or shear walls. A special attention is devoted to the "block-modeling" of buildings with non-symmetrical dynamic properties and Timoshenko beam like behavior, through the introduction of material heterogeneities within the spectral elements of block models, while keeping unchanged the geometrical cross-section. It also includes a thorough comparison on the major differences between 2D and 3D models and their physical origins: for long buildings with aspect ratios (length over width ratio) lower than 6, 2D models are shown un-conservative, as they tend to significantly overestimate the damping and rocking ratios. This work also includes a large part on the effects of Structure-to-Structure interaction through the soil. Various cases are considered, from the 2 building case in 2D and 3D geometries to an idealized, densely urbanized 3D area, with various types of excitations (pull-out, surface or deep source). Effects of inter-building distance and frequencies are investigated. The general trend is a reduction of the ground and building motion around the fundamental frequency, with however opposite effects for the first higher mode. The reduction effects are found of particular importance because of the shielding effects of building clusters for surface waves

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Nasri, Verya. "Analyse de l'intéraction sol-structure en tenant compte de la consolidation du sol". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0498.

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Le présent travail peut se résumer en trois parties. Dans la première partie les éléments infinis composites sont couples avec les éléments finis conventionnels afin de modéliser la réponse du sol à l’ infini. On s'est intéressé en particulier aux problèmes dans lesquels la consolidation du sol intervient. La précision de l'élément a été évaluée en comparant les solutions numériques des problèmes concernant un milieu non-borne avec les solutions analytiques correspondantes. On observe que la formulation couplée d'éléments finis et infinis pour un problème non-borne conduit à une économie substantielle de l'effort de calcul et à une meilleure représentation physique du comportement du sol à l'infini. La seconde partie porte sur l'analyse d'interaction d'un système portique-radier-sol en tenant compte essentiellement du comportement élastoplastique parfait du sol de fondation. Le comportement interactif du système est compare à celui d'un système dont le sol de fondation se comporte d'une façon élastique linéaire. On constate que la non-linéarité du sol influence les forces d'une manière significative aussi bien dans les éléments de structure que dans le radier. Cela justifie donc la prise en compte de la non-linéarité du sol dans l'analyse d'interaction sol-structure. Nous nous sommes intéresses, dans la dernière partie, à l'étude du comportement en fonction du temps des structures en portiques fondées sur une couche épaisse de sol élastique ou élastoplastique parfait au cours de la consolidation. Une analyse de consolidation non-linéaire, utilisant une formulation en éléments finis basée sur la théorie de Biot, a été effectuée. La méthode des contraintes initiales avec un schéma itératif de Newton-Raphson modifie a été utilisée dans cette étude. Sur la base du comportement interactif observe, on conclut que, dans certains éléments de la structure, les forces maximales apparaissent durant la consolidation et le contrôle des forces finales dans le portique à l'aide d'une analyse conventionnelle indépendante du temps peut ne pas être suffisant. Il est par conséquent suggéré, pour une compréhension réaliste et lorsque c'est possible, que le comportement de consolidation du massif de sol soit pris en compte dans l'étude d'interaction sol-structure, si l'importance de la structure le nécessite

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Nieto, ferro Alex. "Nonlinear Dynamic Soil-Structure Interaction in Earthquake Engineering". Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2013. http://www.theses.fr/2013ECAP0006/document.

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Ce travail détaille une approche de calcul pour la résolution de problèmes dynamiques qui combinent des discrétisations en temps et dans le domaine de Laplace reposant sur une technique de sous-structuration. En particulier, la méthode développée cherche à remplir le besoin industriel de réaliser des calculs dynamiques tridimensionnels pour le risque sismique en prenant en compte des effets non-linéaires d'interaction sol-structure (ISS). Deux sous-domaines sont considérés dans ce problème. D'une part, le domaine de sol linéaire et non-borné qui est modélisé par une impédance de bord discrétisée dans le domaine de Laplace au moyen d'une méthode d'éléments de frontière ; et, de l'autre part, la superstructure qui fait référence pas seulement à la structure et sa fondation mais aussi, éventuellement, à une partie du sol présentant un comportement non-linéaire. Ce dernier sous-domaine est formulé dans le domaine temporel et discrétisé avec la méthode des éléments finis (FE). Dans ce cadre, les forces liées à l'ISS s'écrivent sous la forme d'une intégrale de convolution en temps dont le noyau est la transformée de Laplace inverse de la matrice d'impédance de sol. Pour pouvoir évaluer cette convolution dans le domaine temporel à partir d'une impédance de sol définie dans le domaine de Laplace, une approche basée sur des Quadratures de Convolution (QC) est présentée : la méthode hybride Laplace-Temps (L-T). La stabilité numérique de son couplage avec un schéma d'intégration de type Newmark est ensuite étudiée sur plusieurs modèles d'ISS en dynamique linéaire et non-linéaire. Finalement, la méthode L-T est testée sur un modèle numérique plus complexe, proche d'une application sismique de caractère industriel, et des résultats satisfaisants sont obtenus par rapport aux solutions de référence
The present work addresses a computational methodology to solve dynamic problems coupling time and Laplace domain discretizations within a domain decomposition approach. In particular, the proposed methodology aims at meeting the industrial need of performing more accurate seismic risk assessments by accounting for three-dimensional dynamic soil-structure interaction (DSSI) in nonlinear analysis. Two subdomains are considered in this problem. On the one hand, the linear and unbounded domain of soil which is modelled by an impedance operator computed in the Laplace domain using a Boundary Element (BE) method; and, on the other hand, the superstructure which refers not only to the structure and its foundations but also to a region of soil that possibly exhibits nonlinear behaviour. The latter subdomain is formulated in the time domain and discretized using a Finite Element (FE) method. In this framework, the DSSI forces are expressed as a time convolution integral whose kernel is the inverse Laplace transform of the soil impedance matrix. In order to evaluate this convolution in the time domain by means of the soil impedance matrix (available in the Laplace domain), a Convolution Quadrature-based approach called the Hybrid Laplace-Time domain Approach (HLTA), is thus introduced. Its numerical stability when coupled to Newmark time integration schemes is subsequently investigated through several numerical examples of DSSI applications in linear and nonlinear analyses. The HLTA is finally tested on a more complex numerical model, closer to that of an industrial seismic application, and good results are obtained when compared to the reference solutions

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Guéguen, Philippe. "Interaction sismique entre le sol et le bâti : de l'interaction sol-structure à l'interaction site-ville". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10154.

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Depuis 1985, plusieurs etudes ont ete menees pour interpreter les mouvements sismiques enregistres sur la zone lacustre de mexico. Tandis que la plupart des modeles a permis d'expliquer les amplifications importantes provoquees par la nature du sol, aucun ne propose d'explications satisfaisantes pour comprendre l'allongement et les battements monochromatiques du mouvement du sol, caracteristiques de cette zone. Une particularite de ces etudes est qu'elles ne tiennent pas compte de l'environnement urbain et du couplage entre le bati et le sol pendant un seisme : d'ou l'interet d'etudier l'effet inertiel de la ville sur le mouvement du sol. Une experience menee pour mesurer l'effet de la vibration d'une structure sur le sol a revele qu'une partie de l'energie de vibration de la structure etait relachee sous forme d'ondes sismiques. Un modele semi-analytique a ete developpe pour reproduire le mouvement du systeme sol-structure et le champ d'onde induit dans le sol. Ce modele a ensuite ete applique a une configuration urbaine reelle, situee sur la zone lacustre de mexico. L'analyse de l'interaction simple site-ville a montre que son effet n'etait pas negligeable : le mouvement du sol produit par la ville est du meme ordre de grandeur que le mouvement sismique incident. Une etude parametrique a permis de montrer que l'importance de l'effet site-ville depend de la densite urbaine, du critere de resonance et du rapport des rigidites entre le bati et le sol. Une relation analytique simple, basee sur des considerations energetiques, est proposee pour estimer la potentialite de l'interaction site-ville sur un modele urbain quelconque. L'analyse de l'effet site-ville est finalement completee par l'etude de l'interaction multiple entre

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Dangla, Patrick. "Couplage éléments finis équations intégrales en élastodynamique et interaction sol-structure". Marne-la-vallée, ENPC, 1989. http://www.theses.fr/1989ENPC8908.

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La méthode couplée éléments finis équations intégrales que nous développons dans ce travail s'applique aux problèmes d'interaction dynamique sol-structure. En déformation plane on décrit une méthode de régularisation des intégrales singulières et des approximations des champs de déplacement et de contrainte aux interfaces planes et infinies des demi-espaces. La méthode des équations intégrales est développée pour les problèmes dont la géométrie est à symétrie de révolution autour d'un axe vertical, les champs de déplacement et de contrainte étant décomposes en série de Fourier par rapport à la coordonnée angulaire. On propose ensuite deux méthodes de couplage éléments finis équations intégrales. On note notamment la possibilité de modéliser d'une part un comportement non linéaire du matériau et d'autre part une géométrie localement tridimensionnelle. La méthode est appliquée à trois problèmes originaux. Le premier est un problème d'interaction sol-structure. Il s'agit, dans le cas de la déformation plane, d'un mur élastique de hauteur h de largeur h, fixe sur une fondation rigide semi-circulaire encastrée dans un demi-espace élastique et dans le cas tridimensionnel d'une tour cylindrique de hauteur h, de diamètre h fixée sur une fondation rigide semi-sphérique encastrée dans un demi-espace élastique. Dans les deux cas ce système est soumis à des ondes planes de type p, sv et de Rayleigh. La deuxième application a pour objectif la validation expérimentale du modelé numérique. L'expérience considérée est la transmission des vibrations par les tunnels ferroviaires. La troisième application proposée concerne la détermination des indépendances dynamiques en tête de pieu en vue d'établir et de justifier la définition d'un modèle rhéologique simple d'interaction sol-pieu en pointe.

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Taherzadeh, Reza. "Seismic soil-pile group-structure interaction". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1096.

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Si la prise en compte de l'interaction sol-structure peut être abordée de façon relativement simple dans la plupart des fondations superficielles, il n'en est pas de même pour des groupes de pieux. Les principales difficultés rencontrées sont liées à la complexité et à la taille du modèle numérique nécessaire à l’analyse détaillée. Cette thèse porte sur la modélisation de l’interaction dynamique sol-structure dans le cas particulier des fondations comportant un grand nombre de pieux. Ce travail consiste à faire des modélisations avancées en utilisant un couplage entre le logiciel MISS3D d’éléments de frontière pour des milieux élastiques stratifiés et la toolbox matlab d’éléments finis SDT pour la modélisation des fondations et des structures. Après avoir validé la modélisation à partir de solutions de la littérature, les principaux paramètres gouvernant l’impédance de ces fondations ont été mis en évidence. Les modèles simplifiés de ces impédances ont ensuite été développés dans le cas de pieux flottants ou de pieux encastrés dans un bedrock. Des paramètres de ces modèles simplifiés ont été déterminés par des analyses statistiques fondées sur une base étendue de modèles numériques couvrant une large gamme de situations pratiques. Ces modèles approchés ont été validés sur des cas particuliers, puis différents spectres de réponse modifiés par la prise en compte de l’interaction sol-structure ont été proposés
Despite the significant progress in simple engineering design of surface footing with considering the soil-structure interaction (SSI), there is still a need of the same procedure for the pile group foundation. The main approach to solve this strongly coupled problem is the use of full numerical models, taking into account the soil and the piles with equal rigor. This is however a computationally very demanding approach, in particular for large numbers of piles. The originality of this thesis is using an advanced numerical method with coupling the existing software MISS3D based on boundary element (BE), green's function for the stratified infinite visco-elastic soil and the matlab toolbox SDT based on finite element (FE) method to modeling the foundation and the superstructure. After the validation of this numerical approach with the other numerical results published in the literature, the leading parameters affecting the impedance and the kinematic interaction have been identified. Simple formulations have then been derived for the dynamic stiffness matrices of pile groups foundation subjected to horizontal and rocking dynamic loads for both floating piles in homogeneous half-space and end-bearing piles. These formulations were found using a large data base of impedance matrix computed by numerical FE-BE model. These simple approaches have been validated in a practical case. A modified spectral response is then proposed with considering the soil-structure interaction effect

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Chung, Yun-Suk. "Etude numérique de l'interaction sol-pieu-structure sous chargement sismique". Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10149.

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Le present travail porte sur une etude du comportement sismique des pieux utilises comme elements de fondations dans des sols mous sous effet de l'interaction sol-pieu-structure. L'etude a ete effectuee a l'aide d'une modelisation tridimensionnelle par elements finis. Le travail comporte trois chapitres. Le premier chapitre est consacre a une analyse bibliographique des travaux realises sur le comportement dynamique des pieux sous effet de l'interaction sol-pieu-structure. On presente le probleme d'interaction sol-pieu-structure qui peut etre decompose de l'interaction cinematique et de l'interaction inertielle. Ensuite, on essaye de synthetiser les methodes d'analyse pour l'evaluation de l'interaction sol-pieu-structure integrant l'effet inertiel. Enfin, on analyse les differentes approches utilisees pour l'etude, notamment les observations in situ, les etudes experimentales, les analyses theoriques et numeriques. Le deuxieme chapitre comporte une etude numerique de l'interaction sol-pieu-structure dans le cas des pieux isoles a l'aide d'une modelisation par elements finis. Il est compose de trois parties. La premiere comporte une synthese des travaux realises sur la definition des frontieres limites dans la modelisation par elements finis. La seconde est consacree a une etude de ce probleme a l'aide d'une modelisation bidimensionnelle
La derniere comporte une etude plus approfondie realisee a l'aide d'une modelisation tridimensionnelle qui a ete confrontee a celle du modele simplifiee de winkler. Dans le troisieme chapitre, on etudie l'effet de l'interaction inertielle pour des structures construites sur des groupes de pieux. Dans un premier temps, on decrit la demarche de modelisation sur un exemple de reference compose de trois pieux, ensuite en etudie d'une maniere plus detaillee l'influence des principaux parametres sur l'interaction inertielle, notamment l'espacement entre pieux, les frequences mises en jeu, la masse de la structure, le nombre des pieux, la disposition des pieux dans les groupes, l'amortissement des materiaux et enfin la presence d'un sol bicouche

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Ghlamallah, Noureddine. "Modélisation non-linéaire de l'interaction sol-structure sous sollicitations sismiques". Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2001.

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Chung, Yun-Suk Shahrour Isam. "Etude numérique de l'interaction sol-pieu-structure sous chargement sismique". [S.l.] : [s.n.], 2000. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2000-318-319.pdf.

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Vaillant, Jean-Michel. "Étude hiérarchique de l'interaction sol-fondations-structure". Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2004/50376-2004-51.pdf.

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Le calcul de structures flexibles sur un sol compressible pose un problème majeur d'interaction sol-structure, du fait de la complexité de la modélisation des conditions d'appuis, des multiples interactions (sol-fondation, fondation-fondation, structure-fondation) et de la non-linéarité du sol. Ce travail utilise une approche globale afin de mieux cerner les limites d'utilisation des méthodes classiques de dimensionnement de structures flexibles sur sol meuble. II est présenté en trois chapitres. Le premier chapitre comporte une synthèse bibliographique des méthodes utilisées pour la modélisation de systèmes de type sol-fondations superficielles-structure. Le second chapitre traite du problème d'interaction sol-fondations-structure en supposant un comportement élastique-linéaire pour le sol et la structure. II présente l'analyse d'un cas de référence à l'aide d'une approche globale, puis une confrontation de celle-ci à différentes méthodes découplées. Enfin, il donne des éléments pour déterminer le domaine d'utilisation des différentes approches. Le dernier chapitre traite du problème d'interaction sol-fondations-structure en prenant en compte le comportement élasto-plastique du sol. Après l'étude d'un cas de référence, on effectue une étude paramétrique puis on propose des recommandations pour la prise en compte de la plasticité dans le calcul du système sol-fondations-structure.

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Canet, Alexandre. "Étude du comportement des pieux sollicités horizontalement". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1985. http://www.theses.fr/1985ECAP0015.

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Détermination des coefficients de compressibilité (dits coefficients de réaction) justifiée par le fait que la plupart des méthodes de calcul existantes font appel à ces coefficients. On souligne les points communs et divergences caractérisant les méthodes de calcul du coefficient K existantes. On démontre que les coefficients de réaction sont étroitement liés au module de déformation du sol E, à son coefficient de poisson, aussi qu'aux caractéristiques mécaniques et géométriques du pieu étudié. Relations permettant de déterminer la valeur limite des pressions horizontales à l'interface sol-pieu. Calculs ayant pour but de confronter les résultats theoriques obtenus au moyen des propositions faites dans l'étude avec des résultats experimentaux obtenus sur des pieux en vraie grandeur sollicités horizontalement

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Mars, Laurent. "Réponse des matériaux structurés soumis à un effet dynamique d'origine sismique". Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4367.

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D'une façon générale, une construction soumise à une secousse sismique va se comporter différemment suivant qu'elle appartient à une structure souple ou rigide et qu'elle repose sur un sol déformable ou non. Pour résoudre complètement ce problème d'interaction sol-structure il a fallu : définir l'aléa sismique et le mouvement résultant ; étudier le comportement du sol sous chargement cyclique ; évaluer la réponse du sol en champ libre, et celle des structures sous chargement cyclique. Dans la quatrième partie, l'étude a été complétée par deux chapitres plus personnels sur la notion de voiles en béton armé et sur celle de coefficient de comportement. Enfin, concernant les structures souples ou raides, on a constaté que la prise en compte de l'interaction sol-structure permet généralement de réduire notablement la valeur des efforts horizontaux donc des moments de renversement, elle augmente les déplacements latéraux à cause de l'effet de balancement

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Zhang, Xiangwei. "Modélisation physique et numérique des interactions sol-structure sous sollicitations dynamiques transverses". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767071.

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Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse portent sur la modélisation physique etnumérique du comportement des fondations superficielles sous sollicitations transverses dynamiques.Deux nouveaux modèles physiques sont développés.Le premier, en chambre d'étalonnage permet de réaliser des expériences sur modèle réduitd'une fondation superficielle encastrée dans un sable sec en respectant les conditions de confinementréelles. Des adaptations prototypes sont spécialement conçues pour permettre unchargement horizontal rapide, le couplage chargement vertical-horizontal, ainsi qu'un libremouvement de la fondation. L'influence des différents paramètres (densité du sable, amplitudedu déplacement horizontal et de la charge verticale, pressurisation du massif) est miseen évidence sur le comportement de la fondation.Le second porte sur l'interaction sol renforcé-fondation superficielle dans une " VisuCuve "de visualisation latérale du comportement. Il est mené sur une argile molle renforcée soit parun système de Colonnes à Module Mixte (CMM) soit par un système d'Inclusions Rigides etmatelas granulaire (IR). Ces modèles physiques en 2D sont soumis à des chargements horizontauxcycliques en quasi-statique et en dynamique pour l'étude de l'effet inertiel. L'efficacitécomparée des systèmes en termes de dissipation d'énergie est présentée.Une modélisation numérique des systèmes CMM et IR correspondant à la configuration expérimentaleet en vraie grandeur est développée à l'aide du logiciel FLAC3D. Les résultatsnumériques nous permettent de confirmer partiellement des tendances constatées lors des expériences.Les calculs des ouvrages en vraie grandeur permettent d'étudier plus précisémentla dissipation d'énergie par le calcul des coefficients d'amortissement dans les différents systèmes.L'effet inertiel et l'effet de la hauteur de la partie supérieure en gravier sont égalementdémontrés par les efforts internes calculés dans les inclusions.

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Kerner, Laura. "Interaction sol-structure sous sollicitations cycliques dynamiques : Application aux éoliennes offshore fondées sur monopieu". Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1118/document.

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Ce travail de thèse s’articule autour de la problématique de l’évolution de la première fréquence propre d’une éolienne en mer au cours de sa durée d’exploitation. Ce type de structure élancée est soumis à des chargements cycliques et dynamiques tels que le vent, les vagues, les courants marins, la rotation des pales. Ces chargements ont des fréquences de sollicitation proches de la première fréquence propre de l’éolienne, celle-ci s’inscrivant dans un intervalle restreint entre la fréquence du rotor et celle des pales. Afin d’éviter tout phénomène de résonance, il convient d’évaluer précisément à la fois la première fréquence propre de l’éolienne juste après son installation ainsi que son évolution au cours de son exploitation. Ces deux problématiques ont été considérées dans cette étude.Dans ce contexte, un travail expérimental a été réalisé autour de deux modèles physiques 1g d’éolienne en mer fondée sur monopieu et installée dans un massif de sable de Fontainebleau. En se basant sur une modélisation de la fondation à l’aide d’un ensemble de ressorts, latéral et de torsion, une série d’essais a été réalisée afin d’évaluer à la fois la raideur de ces ressorts, mais aussi la fréquence propre du modèle physique considéré. Cette méthode a été comparée à des méthodes existantes et a aussi permis le développement de méthodes originales. Réaliser les essais sur deux modèles à échelle différente (1/60 et 1/120) a permis d’adapter les résultats obtenus aux cas d’une éolienne à échelle 1. Enfin, dans le cadre de l’étude de l’évolution de la structure au cours de son exploitation, des essais de sollicitations cycliques ont été réalisés. Une étude paramétrique se concentrant sur l’influence de la fréquence de la sollicitation et de la force globale appliquée a été proposée. Les résultats obtenus permettent d’analyser le comportement des modèles réduits, soumis à un maximum d’un million de cycles, en se concentrant sur l’évolution du déplacement, de la rotation et de la fréquence propre de ces structures. Ces résultats sont comparés aux limites imposées pour l’état limite de service d’une éolienne grandeur réelle
This PhD thesis deals with the main issue which is the evolution of the first natural frequency of an offshore wind turbine. These slender structures are submitted to cyclic and dynamic loads such as wind, waves, currents, and the blade rotations. The frequencies related to these loads are close to the first natural frequency of the turbine, which lay in a narrow interval between the frequencies of the rotor and the blades. In order to avoid any resonance phenomenon, one needs a precise evaluation of not only the natural frequency of the wind turbine after its installation but also its evolution during the operation of the turbine. These two issues are considered in this work.In this context, an experimental work was developed considering two 1g physical models of an offshore wind turbine with a monopile foundation installed in Fontainebleau sand. Based on the modelling of the foundation as a set of lateral and rotational springs, an experimental program was developed in order to evaluate the stiffness of these springs and the natural frequency of the scaled models. This method was first compared to the existing methods and has allowed to develop some original methods to evaluate the natural frequency of the considered scaled model. The tests, conducted on two physical models with different scales (1/60 and 1/120), also allowed us to adapt the obtained results to a real offshore wind turbine. As a part of the study of the turbine’s evolution during its operation, cyclic load tests were conducted. A parametric study is proposed with a focus on the influence of the load’s frequency and its amplitude. The obtained results allowed us to analyze the behavior of the scaled models submitted up to one million cycles considering, mainly, the evolution of the displacement, the rotation, and the natural frequency of the structures. These results were then compared to the limits imposed by the serviceability limit state of a real offshore wind turbine

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Guillery, Pierre. "Étude de l'interaction sol-structure au site instrumenté de Garner Valley, Californie". Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27774.

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Le site de Garner Valley, Californie, est un site dont l’instrumentation est sismique, géotechnique et structurelle. Les enregistrements effectués sur la structure test du site permettent d’étudier l’interaction sol-structure. Il s’agit du phénomène qui différencie la réponse d’une structure réelle – reposant sur un sol flexible – et celle de la structure où la fondation est idéalisée comme rigide et reposant sur un sol également rigide. Dans le but de mettre en œuvre l’analyse de l’interaction sol-structure sur le site de Garner Valley via la méthode des sous-structures, les paramètres géotechniques nécessaires à la constitution de la fonction d’impédance de la fondation sont étudiés par analyse paramétrique de la réponse d’une colonne de sol uni-axiale par modèle linéaire équivalent à partir des données sismiques et géotechniques de terrain. La réduction de module de cisaillement G/Gmax et l’amortissement hystérétique du sol βs ainsi trouvés permettent en association aux données géométriques et géotechniques de constituer les équations des ressorts et amortisseurs qui sont utilisés en fonction d’impédance pour la constitution du modèle d’analyse par méthode des sous-structures. La taille réduite de la fondation permet l’hypothèse d’absence de rotation et torsion. Les ressorts sont alors implantés verticalement et horizontalement. L’analyse de l’interaction cinématique est effectuée : malgré la taille réduite de la fondation et les différences mineures entre Free Field Motion et Foundation Input Motion, les effets sont notoires avec une baisse de l’accélération maximale de la structure. La baisse majeure de l’accélération maximale de la structure calculée en prenant compte l’interaction sol-structure correspond aux données de terrain. Les effets typiques de l’interaction inertielle - allongement de la période et augmentation de l’amortissement - sont par ailleurs observés et comparés à des résultats théoriques.
The Garner Valley site in California is a seismic, geotechnical and structural instrumented site. The structural recordings on the test structure provides data for soil-structure interaction studies. Soil structure interaction is the phenomenon that differentiate the response of a structure based on an perfectly rigid foundation within a perfectly rigid soil, from the response of a structure in reality. In order to analyse soil-structure interaction effects on the Garner Valley test structure, using the substructure analysis method, geotechnical and structural parameters which are necessary for the constitution of the foundation impedance function are analysed by a dynamic parametric analysis of the soil column under seismic load, using uniaxial linear equivalent model, from seismic and geotechnical in-situ data. The shear modulus reduction and hysteretic damping of the soil are therefore found and can be used in combination with geometrical and geotechnical data to calculate the springs and dashpots equations, used as solutions for the foundation impedance function needed in the substructure approach. The small size of the foundation at Garner Valley allows the non-rotational and non-torsional foundation hypothesis. Springs and dashpots are then implemented in addition of the fixed base model, horizontally and vertically. Kinematic interaction is also studied, even though the foundation size is small and the difference between foundation input motion and free field motion are minimal, the use of foundation input motion as input reduces maximum acceleration on top of the structure. This reduction matches the in-situ levels of maximum acceleration when the foundation is flexible, using springs and dashpots. The results of inertial interaction, period lengthening and damping increase, are also noticed, and compared to theoretical results.

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Park, Hee-Seong. "Mise en place de canalisation par microtunnelage : interaction en frottement sol - canalisation". Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0078.

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L'encombrement et la sensibilité croissante du milieu urbain à toute perturbation a conduit au développement des techniques sans tranchée, destinées à réduire l'emprise et les nuisances des chantiers de pose de canalisation. Dans la technique du micro-tunnelage, la canalisation est poussée par vérinage à partir d'un puits, à la suite d'un micro-tunnelier assurant l'excavation du sol et son marinage. L'effort de vérinage est l'un des paramètres les plus importants liés à cette technique, puisqu'il conditionne la longueur des tronçons pouvant être réalisés, de même que le dimensionnement des tuyaux. Les charges critiques apparaissent généralement pendant la réalisation. Ce travail a pour objectif d'étudier expérimentalement l'interaction en frottement entre le sol et les tuyaux poussés sur des modèles réduits dans une chambre de calibration, afin de pouvoir mettre en évidence l'incidence des divers paramètres géométriques et géotechniques sur le comportement des tuyaux en cours de fonçage. La première partie du mémoire, essentiellement bibliographique, a permis de présenter les principes de mise en œuvre des micro-tunnels. La deuxième partie également bibliographique présente les différentes méthodes d'évaluation de la force de fonçage des tuyaux, ainsi que les lois de similitude propres à ce type d'essais. La troisième partie présente l'étude expérimentale réalisée au laboratoire avec une chambre de calibration de grandes dimensions permettant le poussage de tuyaux en milieu pulvérulent. Le programme expérimental s'appuie d'une part sur la première série d'essais essentiellement destinée au test et à la mise au point de l'appareillage et des procédures expérimentales, et d'autre part sur les trois autres séries d'essais devant mettre en évidence l'influence des paramètres suivants sur le comportement des tuyaux foncés : • Effet de la densité du sable • Effet du diamètre des tuyaux • Effet de l'articulation des tuyaux • Effet de la surcoupe • Effet de la surcharge par le matelas gonflable L'analyse des résultats permet de proposer un modèle de comportement élastique du tuyau et de prévision du frottement sol-tuyaux, qui est comparé avec le modèle de Frank-Zhao (1982) utilisé dans des techniques de renforcement des sols. La quatrième partie présente un modèle d'évaluation de l'effort de frottement au contact sol-tuyau qui s'appuie sur les modèles existants, sur des mesures réalisées in situ et sur des résultats obtenus dans la chambre de calibration
The congestion and increasing sensitivity of urban environment to high perturbation leads trenchless technology development intended to reduce working areas and nuisance of the pipeline laying sites. In the micro tunneling technology, the pipes are pushed by jacks, departing from a pit, following micro tunneling machine which ensures soil excavation and slurrying operation. The jacking force is an important parameter linked to this technique, since it affects the jacking length and pipe design. The critical loads appear generally during construction. The aim of this work is to appropriately foresee the friction-interaction between soil and jacked pipe on simulated models in a calibration chamber in order to put in evidence geometrical and geotechnical influence parameters on pipe behavior in course of jacking operation. The first part of this work presents the principal micro tunneling operations, that is: • Operation methods of micro tunneling machines • Installation methods of final pipes • Characteristics of final pipes and pits The second part (bibliographical analysis) shows assessment methods of the thrust force and similarity laws for this type test. The third part describes experimental study realized in the laboratory with a calibration chamber for pipe jacking, that is: • Sand density effect round about pipes • Pipe diameter effect • Pipe joint effect • Overcut effect • Overload effect The result analysis allows to suggest an elastic behavior model for jacked pipes, which is compared with the Frank-Zhao model (1982) for soil reinforcement technology. The fourth part proposed a thrust force estimation model based on other existing models, in-situ data and laboratory results

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Haji, Alilue Bonab Masoud. "Modélisation physique et numérique d'un pieu isolé dans du sable soumis à un impact latéral en tête". Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2024.

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Une modélisation physique de pieux isolés soumis à un choc a été entreprise à l'aide de modèles réduits centrifugés. L'ensemble des conditions expérimentales nécessaires est présenté en détails notamment un générateur d'impacts. La validation de cette démarche expérimentale comprend des essais de répétitivité, une étude de type modélisation des modèles et une étude expérimentale des éventuelles réflexions d'ondes sur les parois du conteneur. Un essai statique a permis d'établir les courbes P-y statiques. L'étude des différentes composantes de la réponse du système a été réalisée en termes de fréquence et d'amortissement. Différentes séries d'essais ont permis de faire varier les paramètres suivants : la répétition des impacts, le niveau de sollicitation, la masse de superstructure et la mise en place du pieu. Les courbes P-y dynamiques ont été établies. Il a été mis en évidence le caractère hystérétique du comportement du sol. Des modélisations numériques 1D de type Winkler puis 3D en éléments finis ont été réalisées et confrontées aux données expérimentales.

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Pépin, Caroline. "Endommagements de résidences par le gonflement de remblais pyriteux et essai de mesure du potentiel résiduel de gonflement". Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2001.

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Chandra, Johanes. "Analyses expérimentales de la réponse sismique non-linéaire du système sol-structure". Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU023/document.

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La concentration de plus en plus importante de la population dans les milieux urbains exposés à une forte sismicité peut générer de plus en plus de dommages et de pertes. La réponse sismique en milieu urbain dépend des effets du site (direct amplification et non-linéarité du sol) et du couplage entre le sol et les structures (interaction sol-structure et site-ville). Par conséquent, la compréhension de la sismologie urbaine, c'est-à-dire le mouvement du sol intégrant l'environnement urbain, est critique pour réduire les dommages. Cela passe par la prédiction du mouvement du sol dans le milieu urbain, ingrédient fondamental à l'évaluation de l'aléa sismique. La prise en compte de l'amplification provoquée par la présence de sédiments est largement étudiée. Au contraire, la réponse non-linéarité du sol et du couplage entre le sol et la structure est rarement intégrée à la prédiction du mouvement du sol. A cause de leur complexité, ces problèmes ont toujours été abordés séparément. Dans ce contexte, cette thèse analyse la réponse non-linéaire du système sol-structure en intégrant la non-linéarité du sol et de l'interaction sol-structure. Deux travaux expérimentaux ont été conduits, avec comme but de proposer un proxy, rendant compte de la non-linéarité du sol. Le premier est l'essai en centrifugeuse qui reproduit à échelle réduite la réponse du sol et des structures. L'état de contrainte et de déformation est conservé en appliquant une accélération artificielle au modèle. Cet essai a été effectué à IFSTTAR Nantes dans le cadre de l'ANR ARVISE. Différentes configurations ont été testées, avec et sans bâtiments, sous différents niveaux de sollicitation, pour analyser la réponse du sol et des structures. Le deuxième utilise les enregistrements des réseaux accélérométriques verticaux de deux sites tests californiens : Garner Valley Downhole Arrat (GVDA) et Wildlife Liquefaction Array (WLA), gérés tout deux par l'Université de Californie, Santa Barbara (UCSB), Etats-Unis. La réponse in-situ est importante car elle décrit le comportement réel du site. Plusieurs informations décrivant les conditions de sites sont disponibles et les séismes enregistrés ont permis de tester plusieurs niveaux de déformations pour reconstruire la réponse globale de chaque site. De plus, le site GVDA est équipé d'une structure Soil-Foundation-Structure-Interaction (SFSI) qui a comme objectif d'étudier les problèmes d'interaction sol-structure. Dans les deux expériences, grace au réseau accélérométrique vertical dans le sol et la structure, on peut appliquer la méthode de propagation d'ondes 1D pour extraire la réponse de ces systèmes. Les ondes sont considérées comme des ondes SH qui se propage horizontalement dans une couche 1D. La méthode interférométrie sismique par déconvolution est appliquée pour extraire l'Impulse Response Function (IRF) du système 1D. On analyse ainsi la variation de Vs en fonction de la solliictation et à différente position dans le sol ainsi que la variation des éléments expliquant la réponse dynamique du système sol-structure. On propose au final un proxy de déformation permettant de rendre compte mais aussi de prédire la nonlinéarité des sols en fonction des niveaux sismiques subits
The concentration of population in urban areas in seismic-prone regions can generate more and more damages and losses. Seismic response in urban areas depends on site effects (direct amplification and nonlinearity of the soil) and the coupling between the soil and structures (soil-structure and site-city interaction). Therefore, the understanding of urban seismology, that is the ground motion incorporating the urban environment, is critical to reduce the damage. This requires the prediction of ground motion in urban areas, a fundamental element in the evaluation of the seismic hazard. Taking into account the amplification caused by the presence of sediment has been widely studied. However, the non-linearity of the soil and the coupling between the ground and the structure is seldom integrated to the prediction of the ground motion. Because of their complexity, these problems have been addressed separately. In this context, this dissertation analyzes the non-linear response of the soil-structure by integrating the non-linearity of the soil and the soil-structure interaction. Two experimental studies were performed, with the aim of providing a proxy that reflects the non-linearity of the soil. The first is the centrifuge test that reproduces the response of soil and structures at reduced scale. The state of stress and strain is conserved by applying an artificial acceleration model. This test was performed at IFSTTAR Nantes in the framework of the ANR ARVISE. Different configurations were tested with and without buildings, under different stress levels, to analyze the response of the soil and structures. The second uses the vertical accelerometric networks of two sites in California: Garner Valley Downhole (GVDA) and the Wildlife Liquefaction Array (WLA), both managed by the University of California, Santa Barbara (UCSB), USA. In-situ response is important since it describes the actual behavior of the site. Information describing the conditions of sites is widely available and the earthquakes recorded were used to test several levels of shaking to reconstruct the overall response of each site. In addition, the GVDA site is equipped with a Soil-Foundation-Structure-Interaction structure (SFSI) which aims to study the problems of soil-structure interaction. In both experiments, thanks to the vertical accelerometer network in the ground and the structure we are able to apply the 1D wave propagation method to extract the response of these systems. The waves are considered as an SH wave which propagates in a 1D horizontal layer. Seismic interferometry by deconvolution method is applied to extract the Impulse Response Function (IRF) of the 1D system. Thus the analysis of the variation in function of elastic properties of the soil and the structure is done under several magnitude of shaking, including variation in depth and the elements of the total response of the structure including the soil-structure interaction. At the end, a deformation proxy to evaluate and also to predict the nonlinear response of the soil, the structure and the soil-structure interaction is proposed

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Fares, Reine. "Techniques de modélisation pour la conception des bâtiments parasismiques en tenant compte de l’interaction sol-structure". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4103/document.

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La conception des bâtiments selon le code sismique européen ne prend pas en compte les effets de l'interaction sol-structure (ISS). L'objectif de cette recherche est de proposer une technique de modélisation pour prendre en compte l’ISS et l'interaction structure-sol-structure (ISSS). L'approche de propagation unidirectionnelle d’une onde à trois composantes (1D-3C) est adoptée pour résoudre la réponse dynamique du sol. La technique de modélisation de propagation unidirectionnelle d'une onde à trois composantes est étendue pour des analyses d'ISS et ISSS. Un sol tridimensionnel (3D) est modélisé jusqu'à une profondeur fixée, où la réponse du sol est influencée par l’ISS et l’ISSS, et un modèle de sol 1-D est adopté pour les couches de sol plus profondes, jusqu'à l'interface sol-substrat. Le profil de sol en T est assemblé avec une ou plusieurs structures 3-D de type poteaux-poutres, à l’aide d’un modèle par éléments finis, pour prendre en compte, respectivement, l’ISS et l’ISSS dans la conception de bâtiments. La technique de modélisation 1DT-3C proposée est utilisée pour étudier les effets d’ISS et analyser l'influence d'un bâtiment proche (l'analyse d’ISSS), dans la réponse sismique des structures poteaux-poutres. Une analyse paramétrique de la réponse sismique des bâtiments en béton armé est développée et discutée pour identifier les paramètres clé du phénomène d’ISS, influençant la réponse structurelle, à introduire dans la conception de bâtiments résistants aux séismes. La variation de l'accélération maximale en haut du bâtiment avec le rapport de fréquence bâtiment / sol est tracée pour plusieurs bâtiments, chargés par un mouvement à bande étroite, excitant leur fréquence fondamentale. Dans le cas de sols et de structures à comportement linéaire, une tendance similaire est obtenue pour différents bâtiments. Cela suggère l'introduction d'un coefficient correcteur du spectre de réponse de dimensionnement pour prendre en compte l’ISS. L'analyse paramétrique est répétée en introduisant l'effet de la non-linéarité du sol et du béton armé. La réponse sismique d'un bâtiment en béton armé est estimée en tenant compte de l'effet d'un bâtiment voisin, pour un sol et des structures à comportement linéaire, dans les deux cas de charge sismique à bande étroite excitant la fréquence fondamentale du bâtiment cible et du bâtiment voisin. Cette approche permet une analyse efficace de l'interaction structure-sol-structure pour la pratique de l'ingénierie afin d'inspirer la conception d'outils pour la réduction du risque sismique et l'organisation urbaine
Building design according to European seismic code does not consider the effects of soil-structure interaction (SSI). The objective of this research is to propose a modeling technique for SSI and Structure-Soil-Structure Interaction (SSSI) analysis. The one-directional three-component (1D-3C) wave propagation approach is adopted to solve the dynamic soil response. The one-directional three-component wave propagation model is extended for SSI and SSSI analysis. A three-dimensional (3-D) soil is modeled until a fixed depth, where the soil response is influenced by SSI and SSSI, and a 1-D soil model is adopted for deeper soil layers until the soil-bedrock interface. The T-soil profile is assembled with one or more 3-D frame structures, in a finite element scheme, to consider, respectively, SSI and SSSI in building design. The proposed 1DT-3C modeling technique is used to investigate SSI effects and to analyze the influence of a nearby building (SSSI analysis), in the seismic response of frame structures. A parametric analysis of the seismic response of reinforced concrete (RC) buildings is developed and discussed to identify the key parameters of SSI phenomenon, influencing the structural response, to be introduced in earthquake resistant building design. The variation of peak acceleration at the building top with the building to soil frequency ratio is plotted for several buildings, loaded by a narrow-band motion exciting their fundamental frequency. In the case of linear behaving soil and structure, a similar trend is obtained for different buildings. This suggests the introduction of a corrective coefficient of the design response spectrum to take into account SSI. The parametric analysis is repeated introducing the effect of nonlinear behaving soil and RC. The seismic response of a RC building is estimated taking into account the effect of a nearby building, for linear behaving soil and structures, in both cases of narrow-band seismic loading exciting the fundamental frequency of the target and nearby building. This approach allows an easy analysis of structure-soil-structure interaction for engineering practice to inspire the design of seismic risk mitigation tools and urban organization

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Svay, Angkeara. "Modélisation de la Variabilité Spatiale du Champ Sismique pour les Etudes d’Interaction Sol-Structure". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC016/document.

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Dans les analyses d'interaction sol-structure (ISS), la pratique commune en génie civil est de considérer un mouvement uniforme du champ libre à tous les points situés à la surface du sol. Néanmoins, cette considération n'est pas tout à fait réaliste parce que les signaux sismiques sont spatialement différents grâce à l'effet de passage d'ondes, à l'effet de site et aussi aux dispersions et réflexions des ondes qui propagent dans des milieux hétérogènes aléatoires ("incohérence pure"). Ainsi, pour répondre aux problèmes de sécurité des bâtiments et équipements, il est important de faire une analyse d'interaction sol-structure dans la manière plus réaliste. Cela peut être acquis par prendre en compte la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'ISS. Un grand nombre d'études dans la littérature montrent que la prise en compte de la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'ISS peut avoir des effets importants sur la réponse de structures. L'incohérence spatiale du champ sismique due aux dispersions et réflexions des ondes (incohérence pure) peut généralement être modélisée pour ce genre d'études dans le cadre probabiliste par une fonction de cohérence. Le but principal des études réalisées dans cette thèse de doctorat est de construire une description stochastique de la variabilité spatiale du champ sismique par un modèle de cohérence. Ce modèle devrait avoir une relation avec les propriétés physiques et statistiques de milieux considérés. En s'appuyant sur les analyses théoriques de la propagation des ondes sismiques dans des milieux hétérogènes aléatoires, les analyses des données expérimentales obtenues par des enregistrements sur des sites sismiques, ainsi que sur les modélisations numériques de propagation des ondes sismiques dans des milieux hétérogènes aléatoires, un modèle de cohérence est validé dans le cadre des études de cette thèse de doctorat pour représenter la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'interaction sol-structure. L'influence de la variabilité spatiale du champ sismique sur la réponse de structure est également analysée
In seismic soil-structure interaction studies (SSI), the common practice in Civil Engineering is to consider a uniform movement of free field at any point on the ground surface. However, that assumption is not completely realistic since the seismic ground motions can vary spatially due to wave passage effects, dispersions and reflections of wave propagating in the random heterogeneous media "pure incoherence" and site effects. Therefore, in order to increase the security of buildings and equipment, it is important to do an analysis of seismic soil-structure interactions in the most realistic way. This can be achieved by taking into account the spatial variability of seismic ground motions. Several studies in the literature show that taking into account the spatial variability of seismic ground motions in SSI analyses can have remarkable effects on the structural responses. The spatial incoherence of seismic ground motions due to dispersions and reflections of wave "pure incoherence" can generally be modelled in such analysis by a "coherency function" in frequency domain. The principal goal of this Ph.D thesis is to construct a stochastic description of spatial variability of seismic ground motions by means of coherency functions. Accurately, it aims to propose a parametrical coherency model of spatial variability of seismic ground motions. This later should be related to some physical and statistical properties of the soil at the application sites so that it can be applied in any types of sites. Based on theoretical considerations on coherency of seismic wave propagation in random heterogeneous media, on experimental data analyses, and on numerical modelling of seismic wave propagation in random heterogeneous media, a coherency model is validated and proposed for the analyses of soil-structure interactions. The influence of spatial variability of seismic ground motions on the structural responses are also pointed out by using the validated coherency model

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Caudron, Matthieu Kastner Richard. "Etude expérimentale et numérique de l'interaction sol-structure lors de l'occurence d'un fontis". Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=caudron.

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Adnani, Zouhair. "Modélisation numérique tridimensionnelle de l'interaction sol-structure avec prise en compte des effets de site". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLY006.

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L'un des enjeux de l'analyse du risque sismique est de déterminer les marges de sûreté des structures. Dans cette optique, la modélisation numérique des effets de site est importante. En effet, la géométrie du site et ses propriétés lithologiques peuvent induire des amplifications ou atténuations du mouvement sismique. Les effets de site étant souvent découplés des calcul d'interaction sol-structure, à cause de la taille des domaines à considérer et de la complexité des modèles, l'objectif de cette thèse est de développer une stratégie de calcul numérique d'interaction sol-structure permettant de prendre en compte les effets de site dans un contexte industriel. Pour ce faire, un couplage entre la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments de frontière accélérée par la méthode multipôle rapide (FM-BEM) est développé dans ce travail. La BEM permet de modéliser des problèmes dans des domaines de très grande taille ou infinis mais est gourmande en temps de calculs. Avec la méthode accélérée, il est possible de considérer des géologies plus complexes et d'accéder à des gammes de fréquences plus élevées par rapport à des approches classiques (purement FEM ou couplage BEM-FEM), grâce à l'accélération du produit matrice-vecteur dans la résolution par un solveur itératif. La mise en place de cette approche s'appuie sur le code FEM industriel Code_Aster (EDF R&D) et le code FM-BEM Coffee (CNRS) développé par S. Chaillat.La FM-BEM est d'abord utilisée pour la modélisation de cas de sols réalistes afin de valider ses paramètres pour une utilisation dans un cadre industriel. Une stratégie de couplage FM-BEM/FEM est ensuite développée à l'aide d'une technique de sous-structuration dynamique où la structure (et éventuellement le sol proche) est modélisée par la FEM, alors que le sol infini est représenté par un opérateur d'impédance et des forces sismiques, construits avec la méthode FM-BEM. L'opérateur d'impédance et les forces sismiques, qui sont calculés sur une base réduite afin d'en réduire le coût de calcul, sont validés sur des cas canoniques (demi-espace homogène, bassin à géométrie variable...). L'influence sur la réponse de la structure de la forme du bassin, de l'angle d'incidence des ondes ainsi que du rapport de célérité des ondes entre les couches est alors étudiée et la réponse de la structure comparée aux cas où les effets de site seraient absents. Enfin, la méthodologie de couplage mise en place est utilisée pour effectuer des calculs d'interaction sol-structure sur des structures dans le bassin de Grenoble
One of the challenges of seismic risk analysis is to determine the safety margins of structures. In this perspective, the numerical modelling of site effects is important. Indeed, the geometry of the site and its lithological properties can induce amplifications or attenuations of the seismic motion. Site effects being often decoupled from soil-structure interaction computations, because of the large-scale characteristics of the considered domains and the complexity of the models, the objective of this work is to develop a numerical method to simulate soil-structure interaction, that also takes into account site effects. To this aim, a coupling strategy between the finite element method (FEM) and the fast multipole accelerated boundary element method (FM-BEM) is proposed. The BEM is well suited to deal with large-scale or infinite domains but is very expensive in terms of memory requirements or computational time. Once accelerated with the Fast Multipole Method, the FM-BEM allows to model more complex geologies and to consider a higher frequency range compared to classical approaches (purely with the FEM or with a standard BEM-FEM coupling) thanks to the acceleration of the matrix-vector product needed in the iterative solver. The implementation of this strategy is based on the FEM code Code_Aster (EDF R&D) and the FM-BEM code Coffee (CNRS) developed by S. Chaillat.In this work, FM-BEM is first used to model soils with realistic mechanical characteristics and to validate the parameters of the method in an industrial context. An FM-BEM/FEM coupling strategy is then proposed using a dynamic substructuring technique where the structure (and possibly the near soil) is modelled by the FEM, while the infinite soil is represented by an impedance operator and seismic forces, computed with the FM-BEM. The impedance operator and the seismic forces, which are computed on a reduced basis in order to reduce computational costs, are then validated on canonical cases (homogeneous half-space, basin with variable geometry ...). The influence on the response of the structure of the shape of the basin, the angle of incidence of the waves as well as the ratio of the wave velocities between the layers is then studied and the response of the structure is compared to cases where the site effects are absent. Finally, the proposed coupling methodology is used to simulate soil-structure interaction on a configuration such as structures in the Grenoble basin

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Gandomzadeh, Ali. "Dynamic soil-structure interaction : effect of nonlinear soil behavior". Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648179.

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The interaction of the soil with the structure has been largely explored the assumption of material and geometrical linearity of the soil. Nevertheless, for moderate or strong seismic events, the maximum shear strain can easily reach the elastic limit of the soil behavior. Considering soil-structure interaction, the nonlinear effects may change the soil stiffness at the base of the structure and therefore energy dissipation into the soil. Consequently, ignoring the nonlinear characteristics of the dynamic soil-structure interaction (DSSI) this phenomenon could lead toerroneous predictions of structural response. The goal of this work is to implement a fully nonlinear constitutive model for soils into anumerical code in order to investigate the effect of soil nonlinearity on dynamic soil structureinteraction. Moreover, different issues are taken into account such as the effect of confining stress on the shear modulus of the soil, initial static condition, contact elements in the soil-structure interface, etc. During this work, a simple absorbing layer method based on a Rayleigh / Caughey damping formulation, which is often already available in existing. Finite Element softwares, is also presented. The stability conditions of the wave propagation problems are studied and it is shown that the linear and nonlinear behavior are very different when dealing with numerical dispersion. It is shown that the 10 points per wavelength rule, recommended in the literature for the elastic media is not sufficient for the nonlinear case. The implemented model is first numerically verified by comparing the results with other known numerical codes. Afterward, a parametric study is carried out for different types of structures and various soil profiles to characterize nonlinear effects. Different features of the DSSI are compared to the linear case : modification of the amplitude and frequency content of the waves propagated into the soil, fundamental frequency, energy dissipation in the soil and the response of the soil-structure system. Through these parametric studies we show that depending on the soil properties, frequency content of the soil response could change significantly due to the soil nonlinearity. The peaks of the transfer function between free field and outcropping responsesshift to lower frequencies and amplification happens at this frequency range. Amplificationreduction for the high frequencies and even deamplication may happen for high level inputmotions. These changes influence the structural response.We show that depending on the combination of the fundamental frequency of the structureand the the natural frequency of the soil, the effect of soil-structure interaction could be significant or negligible. However, the effect of structure weight and rocking of the superstructurecould change the results. Finally, the basin of Nice is used as an example of wave propagation ona heterogeneous nonlinear media and dynamic soil-structure interaction. The basin response isstrongly dependent on the combination of soil nonlinearity, topographic effects and impedancecontrast between soil layers. For the selected structures and soil profiles of this work, the performed numerical simulations show that the shift of the fundamental frequency is not a goodindex to discriminate linear from nonlinear soil behavior

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Mokeddem, Abdelhammid. "Modélisation géomécanique et probabiliste des rideaux de palplanches : prise en compte de l’interaction sol-structure et de la variabilité spatiale du sol". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0057/document.

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Le comportement géomécanique des ouvrages géotechniques à l’exemple des rideaux de palplanches est entaché d’incertitudes épistémiques liées aux hypothèses régissant le modèle géomécanique de calcul, mais aussi d’incertitudes aléatoires liées à la variabilité spatiale du sol. L’objectif principal de cette thèse est de mieux appréhender l’effet de ces incertitudes sur le comportement d’un rideau de palplanches. Pour cela le présent mémoire s’articule autour de quatre points principaux : Le premier point est relatif d’une part à l’analyse des hypothèses utilisées pour la modélisation géomécanique d’un rideau de palplanches et d’autre part à l’extension de la méthode des coefficients de réaction d’un système unidimensionnel basé sur une poutre et des appuis élastoplastiques à un système bidimensionnel de plaque orthotrope sur le même type d’appuis (MISS-CR-PLQ). Le deuxième point concerne la modélisation de la variabilité spatiale du sol. Après une comparaison entre deux méthodes de génération de champs aléatoires nous avons retenu la méthode Circulant Embedding pour son efficience. Plusieurs études paramétriques ont été menées pour analyser les effets des hypothèses prises lors de la génération des champs aléatoires. Le troisième point concerne la mise en place d’une démarche mécano-fiabiliste permettant d’intégrer la variabilité spatiale du sol pour le cas des rideaux de palplanches. Le quatrième point est consacré à l’application de la démarche développée pour un cas d’étude à travers des analyses probabilistes et fiabilistes. L’influence des paramètres statistiques (e.g. les longueurs de corrélations, la corrélation croisée, …), mécanique et géométrique a été étudiée
The geomechanical behaviour of geotechnical structures such as sheet pile walls is subjected to epistemic uncertainties due to geomechanical models’ assumptions and also the aleatory uncertainties which could be related to the soil spatial variability. The main objective of this thesis is to gain more insight into the effect of these uncertainties on the sheet pile behaviour. To this end, this thesis focuses on four main issues: The first one is related on the one hand to the analysis of the used geomechanical hypotheses for modelling of retaining walls. On the other hand, to extend the one-dimensional subgrade reaction method which is based on a beam relying on elastoplastic supports to a two-dimensional system that call to an orthotropic plate relying on the same supports (MISS-CR-PLQ). The second issue concerns the soil spatial variability modelling. After a key comparison between two random field generation methods, we selected the Circulating Embedding method for its efficiency. Several parametric studies have been conducted to analyse the effects of different assumptions of random field generation. The third issue is related to the implementation of the proposed mechanical-reliability approach taking into account the soil spatial variability. The last issue is devoted to the application of the developed approach to a case study through probabilistic and reliability analyses. The influence of statistical parameters (e.g. correlation lengths, cross-correlation,...), mechanical and geometrical has been examined

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Bagagli, Yoann. "Modélisation cyclique des sols et interfaces sol/structure". Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00679534.

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Le projet ANR SOLCYP dans lequel s'inscrit ce travail a pour objectif premier l'étude et la modélisation du comportement des pieux sous sollicitations cycliques à grand nombre de cycles, typiquement de l'ordre du million. Ce type de sollicitations engendre une forte évolution de l'état interne de l'interface pieu/sol et les modèles de comportement classiques ne sont alors pas adaptés pour traiter ce problème. La prise en compte plus fine de l'état interne dans les modèles de comportement semble être nécessaire pour ce genre d'application qui est celui des champs d'éoliennes, hydroliennes, fondations de plateforme offshore. Cette tâche a été envisagée ici dans le cadre d'un nombre de cycles modéré, plus simple à manipuler.Le problème de l'interface est en soi complexe car l'interface mécanique peut se dissocier singulièrement de l'interface géométrique en étant repoussée vers le matériau sol. Les deux cas de comportement extrêmes sont celui des pieux bétons, où l'interface suivra un comportement analogue à celui du sol et celui des peux tubés en acier, qui s'apparentera à un comportement de type Coulomb .Deux variables internes ont pu être identifiées : une variable qualifiée de non-orientée dont la mesure est facilement accessible et une variable orientée associée à l'anisotropie de comportement du matériau. Classiquement, seule la première variable est retenue comme explicative des propriétés du matériau ou de son comportement. Il s'agit bien sûr d'une approximation et la variable orientée dont l'influence est sous-jacente en général tout le long du chemin de contraintes doit apparaître plus explicitement dans certains cas. Les lois d'évolution des propriétés du matériau aux différents états repères ont été données tout comme l'évolution des paramètres de modèle en fonction de ces variables internes.Ce travail a conduit à la mise au point de deux modèles : le premier destiné à la modélisation des éléments de volume de sol. Il compte un jeu unique de 20 paramètres identifiable sur quatre essais et permet de modéliser convenablement le comportement du sol sous des chemins de contrainte très variés (monotone, cyclique, drainé, non-drainé) et différents états internes initiaux (densités, pression de confinement). Le second modèle consiste en l'adaptation du premier à la structure des interfaces, il compte 14 paramètres et permet également de reproduire le comportement de ce type de système pour une large gamme d'états initiaux et différentes conditions aux limites. Chacun de ces modèles, validé sur quelques dizaines de cycles, pourra ultérieurement servir de base à une formulation du problème à grands nombres de cycles.

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Caudron, Matthieu. "Etude expérimentale et numérique de l'interaction sol-structure lors de l'occurence d'un fontis". Phd thesis, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00145223.

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Les affaissements de terrain de grande ampleur résultent de l'effondrement de cavités souterraines issues de l'activité industrielle humaine (mines ou carrières) ou formées naturellement par la circulation d'eau dans des massifs de roches solubles (calcaire, gypse). Leur impact sur le bâti existant en surface est généralement très important comme en attestent les exemples récents des affaissements d'Auboué (1996), de Moutiers (1997) et de Roncourt (1999) qui ont endommagé plus de cinq cents bâtiments et ouvrages ou le fontis sur le chantier METEOR en 2003. Il est donc nécessaire de prévoir les mouvements du sol de surface (tassements et déformation horizontale) résultants de ces phénomènes et surtout de déterminer l'influence que peut avoir la présence d'une ou plusieurs structures en surface sur la forme et l'amplitude de ces mouvements.
Le programme de cette thèse s'articule donc autour de la thématique suivante : évaluation des risques urbains liés aux mouvements de sol dus à la présence de cavités souterraines et interaction avec le bâti et les structures.

La première partie porte sur la conception d'un modèle réduit physique bidimensionnel permettant de représenter un effondrement de cavité de type fontis. Elle apporte une contribution innovante à la conception de modèles réduits physiques 1g par la mise au point d'un matériau analogique cohérent, dérivé du matériau de Schneebeli. Des essais sont alors menés pour caractériser l'influence de l'interaction sol-structure lors d'un tel phénomène.

Ensuite un modèle numérique est développé à partir d'un outil numérique permettant l'emploi conjoint de deux codes de calcul complémentaires basés sur une approche en milieu continu d'une part et sur la mécanique des éléments distincts d'autre part. Les résultats issus de ce modèle sont alors comparés avec ceux provenant des essais réalisés sur le modèle expérimental.

La dernière étape est une confrontation de cet outil numérique dans un essai de rétro-analyse d'un fontis réel survenu dans le massif de l'Hautil en 1991.

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Mimouni, Nabil. "Étude expérimentale du frottement latéral à l'interface sol-structure en dynamique : cas d'une interaction limon-acier". Le Havre, 1998. http://www.theses.fr/1998LEHA0004.

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Les sollicitations exercées lors de la mise en œuvre par battage, par vibro-percussion ou par vibrofonçage, amènent les projecteurs à surdimensionner les pieux par rapport à l'objectif initial qui est de supporter les charges de services prévues. Ce surdimensionnement s'impose afin d'assurer la résistance des pieux aux contraintes dues aux effets génères par la procédure d'installation. Afin d'optimiser le dimensionnement de ces structures, il est important d'étudier l'influence du frottement latéral sur la résistance à l'enfoncement lors de la mise en œuvre. C'est dans cette perspective que la présente étude a été menée. Dans cet ouvrage un dispositif expérimental a été conçu et réalise afin d'étudier le frottement à l'interface sol-structure (limon-acier) lors d'un chargement dynamique. Les résultats des essais ont permis d'aboutir à une loi engendrant la relation entre le frottement à la rupture, la cohésion non drainée, la vitesse de déplacement de la structure et la contrainte horizontale. Par ailleurs, cette étude a permis de développer une interprétation simplifiée de l'évolution du frottement, à la rupture, à l'interface sol-structure.

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Basmaji, Bakri. "Développement d’un modèle analytique d’interaction sol-structure pour l'étude du comportement mécanique des structures soumises à un mouvement de terrain : influence des déformations de cisaillement et de la plasticité". Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0290/document.

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Ce travail s'inscrit dans la continuité des travaux de recherche menés au laboratoire Géoressources (Ecole des Mines de Nancy) et à l'INERIS depuis plusieurs années. Il concerne l’évaluation de la vulnérabilité des ouvrages situés dans des zones de mouvement de terrains d’origine naturelle ou anthropique. L’objectif de la thèse est de développer un modèle analytique permettant l’évaluation du tassement différentiel d’un ouvrage soumis à un mouvement de terrain et de calculer le taux de transmission de ces mouvements en fonction de la rigidité relative de l’ouvrage. Le modèle d’interaction sol-structure développé, tient compte de l’influence des contraintes de cisaillement dans le bâti et le terrain et d’un comportement poste-rupture du sol grâce à l’introduction d’une limite de plasticité. Le sol a été modélisé par les éléments de Pasternak afin de prendre en compte l'influence des déformations de cisaillement dans le sol, alors que le bâtiment est modélisé par la poutre d'Euler-Bernoulli et par la poutre de Timoshenko. L’existence potentielle d’un vide (décollement) sous le bâtiment a également été prise en compte dans le modèle analytique développé. Le taux de transmission des mouvements en champ libre du terrain au bâtiment a été calculé et présenté en fonction de la rigidité relative en flexion du bâtiment par rapport au terrain. Pour valider le développement entrepris, les résultats du modèle analytique ont été comparés aux résultats de modèles existants, analytiques, numériques et expérimentaux développés principalement par l'Université de Cambridge. Les résultats obtenus sont très satisfaisants et permettant de confirmer la robustesse du modèle analytique développé
This work is a continuation of the research work conducted in the Géoressources Laboratory and INERIS since several years. It concerns the assessment of the vulnerability of masonry structures influenced by natural or induced ground movements. The origins of the movement are may be, mining subsidence, tunneling, and shrinkage-swelling of clayed ground. The objective of the thesis is to develop an analytical model to evaluate the differential settlement of a structure in relation to the free field ground movement and given a set of phenomena: soil-structure interaction, influence of shear deformations in the structure and the ground, influence of non- linearities induced by the ground yielding. The soil was modeled by Pasternak elements to take into account the influence of shear deformations in the soil, while the building is modeled by the Euler-Bernoulli beam and by the beam of Timoshenko. The possibility of having a gap under the building was also taken into account. The deflection transmission ratio is then calculated and plotted according to are lative stiffness ratio which depend on both the structure and the soil stiffness A numerical model is also developed and results are compared with those of the analytical model. Other results of several numerical and experimental models principally developed at the University of Cambridge are also used for this comparison. Results show significant consistence between all these results. This demonstrates the significance of the analytical soil-structure model developed in this thesis

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Seghir, Abdelghani. "Contribution à la modélisation numérique de la réponse sismique des ouvrages avec interaction sol-structure et interaction fluide-structure : application à l'étude des barrages poids en béton". Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627044.

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La modélisation des problèmes d'interactions sol-structure et fluide-structure couvre plusieurs domaines de recherche très actifs qui traitent une multitude d'aspects tels que la géométrie non bornée du sol et dans certains cas du fluide stocké, les effets dissipatifs visqueux et radiatifs, l'application du chargement sismique, le choix des variables de base, les propriétés algébriques des systèmes d'équations résultant du couplage,... etc. Dans le présent travail, différents modèles numériques de couplage sol-structure et fluide-structure ont été examinés. Les limites de troncature géométrique du sol et du fluide on été traitées avec des éléments infinis dont les performances ont été comparées à celles des conditions de radiations. Le problème de vibrations libres couplées des systèmes fluide-structure a été résolu en introduisant de nouvelles techniques de symétrisation efficaces. De plus, une nouvelle formulation symétrique en éléments de frontière a été proposée. Cette formulation permet de produire une matrice symétrique définie positive et aboutit ainsi à un système algébrique similaire à celui qui découle de la discrétisation en éléments finis. La matrice bâtie dite "raideur équivalente" peut facilement être assemblée ou couplée avec les matrices de la formulation en éléments finis. Toutes les applications qui ont servi soit à comparer des modèles soit à valider les programmes développés, ont été effectué es dans le cas des barrages poids en béton. Ce cas constitue un problème de couplage fluide-sol-structure typique

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Hassan, Abdul Hakim. "Etude expérimentale et numérique du comportement local et global d'une interface sol granulaire-structure". Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10228.

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Une nouvelle approche est utilisee afin d'aborder le comportement des interfaces sol granulaire-structure ; il s'agit d'une etude experimentale et numerique du comportement mecanique d'interface a l'echelle locale, ainsi que de la liaison entre les aspects local et global du comportement d'interface sol granulaire-structure. Cette etude a ete menee experimentalement au moyen d'un appareil de cisaillement direct plan asservi muni d'un hublot de visualisation laterale, et numeriquement grace au modele lmgc permettant de simuler le comportement mecanique des materiaux granulaires. La mise au point d'une nouvelle technique de visualisation (images video analysees grace a un pointeur de coordonnees) a permis d'analyser le comportement local dans la zone d'interface sol-structure, a partir du mouvement individuel des particules constituant l'echantillon de sable utilise. Dans un premier temps, nous proposons une description du dispositif experimental et de la technique de visualisation utilises afin de realiser les experiences inscrites dans le cadre de ce travail. Les resultats experimentaux relatifs aux comportements local et global, leur interpretation et la validation de la technique de visualisation utilisee pour examiner le comportement microscopique de l'interface sol-structure sont presentes en second lieu. La simulation numerique du comportement micro-macromecanique d'interface assemblage granulaire-structure, exposee a la fin de ce memoire, comprend une description du logiciel lmgc utilise, une presentation des resultats de simulation et une comparaison qualitative entre les resultats de simulation et ceux de l'experience

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Chatzigogos, Charisis. "Comportement sismique des fondations superficielles : vers la prise en compte d'un critère de performance dans la conception". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2007. http://www.theses.fr/2007EPXX0019.

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L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'étude du comportement sismique des fondations superficielles et d'offrir de nouveaux outils pour le traitement de problèmes pertinents, orientés vers la nouvelle philosophie de conception parasismique des structures : la conception basée sur la performance (« performance-based design »). On a travaillé suivant quatre axes d'approche sur la problématique de la thèse : a. Reconnaissance des caractéristiques principales du problème par l'examen de ruptures sismiques de structures réelles. Cet effort a abouti à la création d'une base de données d'environ 200 structures qui ont subi une rupture par perte de capacité portante au niveau de la fondation. B. Approche théorique pour la détermination de la capacité portante sismique d'un système de fondation. On a traité le problème de la capacité portante sismique d'une semelle circulaire sur un sol purement cohérent hétérogène par l'approche cinématique du Calcul à la Rupture. Les solutions établies nous ont permis de proposer une modification/extension des procédures de conception existantes qui sont incorporées dans les normes de conception parasismique européennes (Eurocode 8). C. Approche expérimentale pour la validation de la solution théorique établie. Une collaboration avec le LCPC Centre de Nantes a abouti à la planification des trois séances d'essais en centrifugeuse. Les deux premières séances sont incluses dans la thèse et portent sur la détermination de la capacité portante d'une semelle circulaire sur sol cohérent sous chargement quasi-statique. D. Développement d¢un outil intégré permettant la mise en euvre d'analyses dynamiques efficaces pour la prise en compte de l'interaction sol-structure non-linéaire au niveau de la fondation. On a développé un nouveau modèle de macroélément pour le système sol-fondation. Le macroélément est utilisé comme élément de liaison à la base de la superstructure et reproduit les effets non-linéaires qui ont lieu au niveau de la fondation lors d'une sollicitation sismique. Le modèle proposé comporte deux mécanismes en couplage : la plastification du sol et le décollement qui peut se produire sur l'interface sol-structure. L'objectif de cet outil est de permettre d'effectuer de manière efficace un grand nombre d'analyses de structures dynamiques non-linéaires. L'objectif ultérieur de nos développements est d'enrichir les normes de conception parasismique actuelles et de les orienter vers une philosophie de conception basée sur la performance des structures lors d'un séisme.

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Pluquin, Cédric. "Introduction de la flexibilité dynamique dans le calcul des structures industrielles : sous-structuration et identification". Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2020.

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Dans la modélisation d'un système complexe sous un logiciel de Systèmes Mécaniques Articulés, il peut être intéressant de ne pas modéliser tous les éléments de la super-structure. Ce travail présente une méthode basée sur la théorie des processus discrets et de la sous-structuration, permettant de remplacer les sous-structures complexes par un système d'équations d'état. Ainsi, partant de données expérimentales, le comportement dynamique de la sous-structure est identifié, au moyen des processus auto-régressifs à entrées exogènes (ARX), puis, passé sous forme d'un système différentiel du premier ordre. L'intérêt de ce travail réside, d'une part, dans le gain de temps de modélisation pour l'ingénieur, d'autre part, dans la démarche retenue pour le passage du domaine des temps discrets au temps continu. La méthode est appliquée à un exemple académique la validant puis, à un cas industriel de reproduction du comportement dynamique de la liaison sol d'un véhicule.

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Qadad, Ahmad Al. "Influence de la sécheresse sur les structures : modélisation de l’interaction sol-atmosphère-structure". Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10082/document.

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Le travail de thèse a pour but d’étudier le phénomène de sécheresse à l’aide d’une modélisation numérique de l’échange sol-atmosphère-structure et d’analyser les conséquences de la sécheresse sur les structures. Il comporte trois parties :La première partie comporte une synthèse des travaux réalisés sur la sècheresse et plus particulièrement sur le transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés. Les modèles proposés pour le couplage sol-atmosphère sont présentés. On présente également la méthodologie de détermination des paramètres intervenant dans les équations de transfert et le couplage sol-atmosphère. La seconde partie concerne la modélisation du transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés en prenant en compte l’échange sol-atmosphère. Après une présentation du modèle numérique de transfert de masse et de chaleur, on décrit l’implémentation de ce modèle dans un code de calcul par éléments finis (ESNA-LML) et la validation de ce code. Le chapitre s’achève par une étude de l’échange sol-atmosphère au voisinage d’une structure et l’influence des caractéristiques des sols et des conditions climatiques sur cet échange et sur la succion induite dans le sol. La troisième partie traite de l’influence de la sècheresse sur l’interaction sol-structure. L’analyse est effectuée à l’aide d’une approche découplée. Dans un premier temps, la succion induite par la sècheresse est déterminée par la résolution du problème de transfert de masse et de chaleur dans le sol en prenant en compte le couplage sol-atmosphère. On utilise le code présenté dans le second chapitre. Ensuite, un programme de calcul par éléments finis est utilisé pour analyser la réponse mécanique du système sol-structure à la succion déterminée lors de la première phase
The thesis aims to study the phenomenon of drought using a numerical modelling of interaction soil-atmosphere-structure and analyse the impact of drought on the structures. It has three parts: The first part includes a summary of work done on the drought, especially on transfer of mass and heat in unsaturated soils. The models proposed for coupling soil-atmosphere are presented. We also present the methodology determining the parameters involved in the transfer equations and soil-atmosphere coupling. The second part concerns the modelling of transfer of mass and heat in unsaturated soils by taking into account the soil-exchange atmosphere. We describe also the implementation of this model in finite element code (ESNA-LML) and the validation of this code. The chapter concludes with a study of soil-atmosphere exchange in the vicinity of structure and influence of soil characteristics and climatic conditions on the suction induced in the soil. The third part studies the influence of drought on the soil-structure interaction. The analysis is performed using a decoupled approach. Initially, the suction induced by the drought is determined by solving the transfer of mass and heat in soil taking into account the coupling soil- atmosphere. Then, a program of finite element (ESNA-LML) is used to analyse the mechanical response of soil-structure

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Rogeon, Hervé. "Influence de la gestion des sols sur la structure et la dynamique du carbone organique". Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Rogeon-Herve/2010-Rogeon-Herve-These.pdf.

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Ce travail s'inscrit dans la lutte contre les changements climatiques et plus particulièrement la réduction de la concentration en CO2 atmosphérique. L'objectif est de comprendre les mécanismes de stabilisation du carbone dans les horizons profonds des sols. L'influence de la végétation, des minéraux et d'un apport de matière organique anthropique (compost) sur la dynamique du carbone a aussi été étudiée. Quatre sols représentatifs des principaux modes d'occupation (prairie, forêt et culture) ont été caractérisés. Dans les sols sous prairie et sous forêt, les apports de matière organique fraîche étant limités en profondeur, la quantité de matière organique diminue tout en devenant plus réfractaire. Son taux reste cependant élevé ce qui est probablement lié à la forte quantité d'argiles et à la diminution de l'activité biologique. Les différents modes d'occupation influencent la quantité de matière organique mais modifient peu sa qualité. En effet, si les taux de carbone et les quantités de lipides sont plus importants dans les sols cultivés que dans les sols à végétation permanente, l'étude structurale de la matière organique révèle peu de différences. Enfin, l'étude de la matière organique associée aux minéraux a montré un remaniement bactérien plus important dans les fractions granulométriques les plus fines. L'apport de matière organique sur un sol cultivé modifie l'activité biologique et entraîne une amélioration de la stabilité structurale. Le changement de répartition des différentes formes de matière organique associé à la présence de marqueurs moléculaires du compost dans les lipides et les substances humiques montre une incorporation du carbone exogène
Carbon dioxide sequestration in plant and carbon storage in soil and biomass could be considered as a complementary solution against the increase in concentration of gases responsible for climate change. The aim of this work is to understand the mechanisms of organic matter stabilization in the deepest horizons of soils. The influence of landuse, minerals and amendment with organic matter (compost) on the carbon dynamic has been studied. Four soils representing different landuses (grassland, forest and arable soil) were characterized. The organic matter decreases in amount with depth and becomes more refractory. The relatively high amount of organic matter in deep horizons is probably related to the strong presence of clays and to the low biological activity. The different vegetations seem to influence strongly the quantity of soil organic carbon while affecting slightly its quality. Indeed, the structural study of organic matter shows weak differences whereas the amount of carbon and lipids are more important in arable soil. The study of organomineral associations revealed that the bacterial contribution is more important in fine fractions. Amendment with organic matter of an arable soil affects the biological activity and improves its structural stability. The distribution of the different forms of organic matter has been modified and the presence of molecules originating from the compost in lipids and humic substances show an incorporation of exogenous carbon

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Rozprawy doktorskie na temat „Interaction sol-structure”

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