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GÉOTECHNIQUE

OUVRAGES GEOTECHNIQUESSOUS SEISMES

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GÉOTECHNIQUE

Types d’ouvrages et problématiques

PPR Vallée alluvialeOrgon

••Remblai et OA à réhabiliterPont du Jaï

••Plate-forme et installations aéroportuairesNice∼•Remblais ferroviairesLGV Est•∼Quai de déchargementIter (Etang de Berre)•∼Quais et installations portuairesFos sur Mer∼•Installations industriellesDunkerque••Fondations d’un viaduc existantCaronte∼∼Fondation d’un bâtimentCadarache

∼∼Remblais autoroutiers et OA (et digues)Avignon••Remblais autoroutiers et OA (et digues)Arles

In-situLaboTypes d’ouvragesSites

Sites étudiés, types d’ouvrages ou d’études et données disponibles(essais de laboratoire et essais in-situ). Etudes LPC Aix, 2007-2009.

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GÉOTECHNIQUE

• Diversité des études et divers aspects des problèmesLes terrains concernés sont récents, voire très récents, du

quaternaire, mais les sites sont spécifiques et les projets s’adressent à différentes classes d’ouvrages.

• ProblématiquesDans les problèmes posés, la liquéfaction des sols n’est qu’un aspect du

problème. La recherche des propriétés dynamiques des sols reste fondamentale dans la plupart des cas.

• Niveaux de déformationsLa gradation des problèmes va de pair avec les niveaux de déformations

attendus par le projet et dans le site : petites déformations dynamiques, déformations dynamiques irréversibles, grandes déformations et ruptures.

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GÉOTECHNIQUE

• Difficultés rencontréesCes difficultés touchent à tous les aspects des projets

géotechniques : reconnaissances, interprétation dans les sols naturels, sollicitations sismiques, méthodes de calcul, etc.

• Sols naturelsLes sols naturels sablo-limono-argileux sont les plus fréquents et les

moins bien connus en termes de comportements (statique) et dynamique.

• MéthodesNouveau zonage sismique ?

Interface sismologie – géotechnique.

Flou dans la définition des sollicitations sismiques à l’échelle des OA.

Passage des règles « PS 92 » aux Eurocodes.

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GÉOTECHNIQUE

• Difficultés rencontrées et méthodes (suite)Positionnement des méthodes de calcul dynamiques par rapport aux

méthodes statiques.

Calculs sismiques en zones de faible sismicité.

Méconnaissance des mécanismes de déformation et de rupture «dynamiques » à l’échelle des ouvrages.

Calculs en déplacements (champ libre + ouvrage).

Prise en compte des charges statiques (ouvrage fini)

Applications aux terrains limono-argileux mous, déformables mais non liquéfiables.

Evolution incessante des méthodes d’interprétation des essais in-situ (pénétromètre) faute de consensus.

Quid du pressiomètre ?

Usage de « méthodes simplifiées » pas si simples.

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GÉOTECHNIQUE

Grandes déformations et ruineFaibles déformationsOuvrages courants

PS, NW ( EL, DF)Vibrations (roches)Pentes naturelles (sols et roches)

PS, NW (EL, DF)Remblais, digues

PS, NW (EL, DL)Remblai renforcé

PS, NW (EL, DL)Murs poids

BNLW (inertiels+cinématique)BLW (inertiels)Fondations profondes

BNLW - AL Impédances Fondations superficielles

Types d’ouvrages et méthodes de calcul disponibles.

Types d’ouvrages et méthodes de calcul

AL : analyse limiteEL = éléments finisBLW )= poutres appuis élastiques

DF = différences finiesPS = pseudo-statique

NW = bloc rigides&dérivéesBNLW = poutres sur appuis élastoplastiques

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GÉOTECHNIQUE

Types d’ouvrages et méthodes de calculNewmark (1965)

Makdisi & Seed (1978)

Bray & Travasarou(2007)

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GÉOTECHNIQUE

Types d’ouvrages et méthodes de calcul

Semelle superficiellesImpédances

(Gazetas, 1991)

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GÉOTECHNIQUE

Types d’ouvrages et méthodes de calcul

Fondations profondesBeam on Non Linear Winkler Fondation (Boulanger, 1999)

m

k

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GÉOTECHNIQUE

Passe de Caronte et viaduc de A55

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

1 sol cohérent 2 sol liquéfiable 3 sol non liquéfiable

Problématique

berge

structure

déplacementdéplacement

agr γI S= 2,12 m/s²

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

+15 m NGF

+0 m NGF

-15 m NGF

N SC0P6

marnes bégudiencolluvions/alluvionsdépôts maritimesremblai

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

argilesmarnessable coquillermarnes altérées/sables

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GÉOTECHNIQUE

0

2

4

6

8

10

12

0 0,5 1 1,5 2

qc ou pl (MPa)

Prof

onde

ur

PS1PS2PS4PS5pl3pl

Coefficient de sécurité vis à vis du risque de liquéfaction PS4 (ag=2,12 m/s²)

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5

Prof

onde

ur (m

)

1,25

FS

Remblai

Vases

Sables

Exemple Caronte

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

w (%) γ (kN/m3) γd (kN/m3) e Sr γs (kN/m3)

Argiles famille 1

40 17,23 12,31 1,006 100 24,7

Argiles famille 2

65 15,46 9,37 1,636 100 24,7

Marnes CPS2 15,78 21,52 18,59 0,426 100 26,5

Classification : argile plastique molle (Ap)

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

0

2

4

6

8

10

12

1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01

γ distorsion (%)

G (M

Pa) RON05

Pressio

Gmax (Mayne&Rix, 1993) = 27 MPa

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

v

e

c σ'τ

2p∆q

=

Ms = 6Ne =5

argiles molles

=0,349pour 0,25 (EC8)

6 cycles (critère εa=2,5 % non atteint)

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

5 cycles=0,28pour 0,25 (EC8)

v

e

c σ'τ

2p∆q

=

Ms = 6Ne =5

sables

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

Déplacement de sol déduit :•d’une analyse de propagation verticale des ondes (1D) avec modèle linéaire équivalent sur la base de 4 accélogrammes naturels (banque données européennes mouvements forts),•de l’intégration des distorsions à partir de la contrainte de cisaillement cyclique donnée par Seed&Idriss, méthode itérative pour tenir compte de la dégradation des modules.

)(γτ

γGcycl=

cyclτ

cyclτ

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GÉOTECHNIQUE

0

2

4

6

8

10

12

0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02

déplacement en m

Prof

onde

ur en

m

élastique

avec degradation de module(essais de laboratoire)avec degradation de moduleforfaitaire (EC8)

0

2

4

6

8

10

12

0,0E+00 5,0E-03 1,0E-02 1,5E-02 2,0E-02

déplacement en m

Prof

onde

ur e

n m

avec degradation de module (essaisde laboratoire)675

990

378

319

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

)(γτ

γGcycl=

analyse 1D

traces

calcul tableur

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)0

2

4

6

8

10

12

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025

contrainte cisaillement cyclique max (MPa)

Prof

onde

ur (m

)

Seed&Idriss675990378319

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GÉOTECHNIQUE

Exemple du viaduc de Caronte (A55)

Calcul cinématiqueRésultats calcul HADES en déplacement imposé (10 pieux) en terme de moments :•élastique : 261 kN.m•dégradation forfaitaire : 449 kN.m•dégradation issus essais laboratoire : 800 kN.m

Calcul inertiels•3 540 kN.m

pour un moment résistant de 4200 kN.m

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GÉOTECHNIQUE

CONCLUSION• Une demande croissante

Pour les projets de grands ouvrages ou des ouvrages existants.

• Des progrès accomplis et à poursuivreUne expérience à consolider, d’autres connaissances à acquérir (sols mous) et des méthodes à s’approprier, à développer et adapter au contexte sismologique français (pentes, ouvrages en terre, etc.).

• RecherchesOpérations en cours, 11M072 « ouvrages en sites sismiques », ou à venir, 11M103 « digues » (DOFEAS).