GCI 734

Dynamique et vibration des sols

Table des matières GCI 734 Dynamique et vibration des sols

Objectif

Acquérir les connaissances requises pour le calcul de la réponse dynamique des sols et de l'interaction sol-structure. Maitriser les outils disponibles en dynamique des sols.

Contenu

Bases de la dynamique. Théorie des ondes. Caractérisation des mouvements sismiques. Caractérisation des mouvements vibratoires (dynamitage, compactage, vibrations des machines, etc.). Comportement des sols sous chargement dynamique et cyclique. Mesure des caractéristiques dynamiques des sols. Réponse dynamique d'un dépôt de sol. Effets de site. Vibration des massifs de fondation. Interaction sol-structure. Autres aspects en dynamique des sols (stabilité dynamique des pentes, liquéfaction).

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DYNAMIQUE ET VIBRATION DES SOLS

1. BASE DE LA DYNAMIQUE (3h) 1.1. Mouvement vibratoire 1.2. Masse, rigidité, amortissement 1.3. Fonction d’amplification 1.4. Mouvements vibratoires : sources et caractéristiques

2. THÉORIE DES ONDES (3h) 2.1. Introduction 2.2. Équations d’onde 2.3. Types d’ondes 2.4. Propagation d’onde 2.5. Réflexion et réfraction des ondes

3. CARACTERISATION DU MOUVEMENT SISMIQUE (3h) 3.1. Géophysique du globe et tectonique des plaques

3.1.1. Paramètres caractéristiques du mouvement sismique Grandeurs : Magnitude, intensité, accélération, vitesse et déplacement

3.1.2. Durée 3.1.3. Contenue fréquentiel – spectre de réponse

3.2. Paramètres affectant le mouvement sismique 3.2.1. Facteurs liés à la source 3.2.2. Facteurs liés au trajet parcouru 3.2.3. Facteurs liés aux conditions locales 3.2.4. Lois d’atténuation

3.3. Évaluation du risque sismique 3.3.1. Méthode probabiliste 3.3.2. Méthode déterministe – historique 3.3.3. Définition du mouvement sur le site

4. CARACTERISATION DES MOUVEMENTS VIBRATOIRES (3h) 4.1. Dynamitage 4.2. Vent 4.3. Vibration des machines 4.4. Battage de pieu 4.5. Compactage dynamique 4.6. Vibroflotation 4.7. Autres sources de vibrations

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5. COMPORTEMENT DES SOLS SOUS CHARGEMENT DYNAMIQUE (4h) 5.1. Introduction 5.2. Description du comportement des sols

5.2.1. Loi de comportement 5.2.2. Description expérimentale

5.3. Observations expérimentales 5.3.1. Chargement monotone 5.3.2. Chargement cyclique

5.4. Paramètres caractérisant l’amortissement 5.4.1. Amortissement dépendant de la vitesse de déformation 5.4.2. Amortissement indépendant de la vitesse de déformation

5.5. Modèles de comportement 5.5.1. Modèle élastique 5.5.2. Modèle linéaire équivalent 5.5.3. Modèle viscoélastique linéaire 5.5.4. Modèles non linéaires

6. MESURE DES CARACTÉRISQUES DYNAMIQUES DES SOLS (4h) 6.1. Introduction 6.2. Essai in-situ

6.2.1. Essai intrusif 6.2.2. Essai non intrusif

6.3. Essais de laboratoires 6.3.1. Essais de résonance 6.3.2. Essais de vibration forcée (triaxial, etc.) 6.3.3. Essais à faibles déformation (bender-element, ring actuator, etc.)

6.4. Comparaison entre mesures au laboratoire et mesure en place 6.5. Choix des paramètres de calcul et de modélisation 6.6. Classification des dépôts de sol

7. RÉPONSE DYNAMIQUE D’UN DÉPÔT DE SOL (4h) 7.1. Introduction 7.2. Modélisation du sol en milieu continue 7.3. Modélisation discrétisé du sol 7.4. Outils de calcul de la réponse dynamique 7.5. Effets de site

7.5.1. Fréquence naturelle 7.5.2. Amplification

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7.6. Retour sur le choix des paramètres de calcul 8. ASPECTS IMPORTANTS EN DYNAMIQUE DES SOLS (6h)

8.1. Introduction 8.2. Liquéfaction et tassement 8.3. Post-liquéfaction 8.4. Stabilité dynamique des pentes

9. VIBRATION DES MASSIFS DE FONDATION (4h) 9.1. Définition de l’impédance d’une fondation

9.1.1. Impédance d’un oscillateur simple 9.1.2. Forme générale de l’impédance d’une fondation

9.2. Application des fonctions d’impédance 9.3. Détermination des fonctions d’impédance

9.3.1. Solutions continues 9.3.2. Solutions discrètes 9.3.3. Avantages et limitations des méthodes

9.4. Exemples de fonction d’impédance 9.4.1. Fondation circulaire 9.4.2. Fondation de forme quelconque 9.4.3. Fondation enterrée

10. INTERACTION SOL-STRUCTURE (4h) 10.1. Introduction 10.2. Formulation d’un problème d’interaction sol-structure 10.3. Méthodes de prise en compte de l’interaction sol-strcuture

10.3.1. Méthode globales 10.3.2. Méthodes de sous-structures 10.3.3. Méthode hybride 10.3.4. Comparaison des différentes méthodes

10.4. Mise en œuvre des calculs d’interaction sol-structure 10.4.1. Modèle de comportement du sol 10.4.2. Nature et direction de propagation de l’onde 10.4.3. Modélisation de la géométrie du milieu 10.4.4. Schéma d’integration numérique

10.5. Exemple de calcul d’interaction sol-structure

Logiciels: SHAKE, WAVE, QUAD-4, FLAC (Particularités et limitations)

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Liste de livres de référence 1 Prakash, S., 1981 Soil Dynamics, McGraw-Hill, New York, NY. 419 p. 2 Newmark, N. M. and Rosenblueth, E. 1971 Fundamentals of Earthquake

Engineering, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 640 p. 3 G. Gazetas, 1991 Fondations vibrations, Fondation Engineering Handbook,

(H.Y. Fang, editor), Van Nostrand Reinhold, NewYork. 4 Richart, F. E., Jr., Hall, S. R., and Woods, R.D., 1970 Vibrations of Soils and

Foundations, Prentice-Hall, Inc. 5 Aki, K., and Richards, P., 1980 Quantitative seismology, W.H. Freeman, San

Francisco. 6 Clough, R. W. and Penzien, J. 1975, Dynamics of Structures, McGraw-Hill,

New York, NY. 634 p. 7 E. Kausel and G. Manolis, 2000, Wave Motion in Earthquake Engineering,

WIT Press, southampton.