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Proposition d’une loi t-z cyclique au moyen d’expérimentations en centrifugeuse
Proposal of cyclic t-z law by means of centrifuge experiments
Burlon S., Thorel L.
Université Paris-Est,
IFSTTAR, Département GERS, Paris, France
Mroueh H.
LGCgE, Lille, France
RÉSUMÉ : Cet article propose une extension de la loi t-z de Frank et Zhao (1982) pour le calcul des déplacements d’un pieu soumis à
des charges axiales cycliques. Les potentialités de cette nouvelle loi sont présentées et une comparaison est effectuée entre des
résultats expérimentaux issus d’essais en centrifugeuse pour quatre pieux soumis à des charges cycliques et des résultats numériques
obtenus au moyen de cette nouvelle loi. Pour chaque cas, le déplacement de la tête de pieu en fonction du nombre de cycles de
chargement est analysé. Une discussion est menée pour mieux cerner l’influence de chaque paramètre de la nouvelle loi t-z cyclique
développée et envisager les développements futurs à mettre en œuvre.
ABSTRACT: This paper includes an extension of the t-z law proposed by Frank and Zhao (1982) for the displacements calculation of
a pile subjected to cyclic axial loads. The potential of this new law are presented and a comparison is made between experimental
results obtained from centrifuge tests for four piles subjected to cyclic loads and numerical results obtained by this new law. For each
case, the displacement of the pile head according to the number of load cycles is analyzed. A discussion is conducted to better
understand the influence of each parameter of the new cyclic t-z law and to consider future developments to implement.
MOTS-CLÉS : Fondation profonde, charge axiale, sollicitations cycliques, centrifugeuse, loi t-z.
KEYWORDS: Deep foundations, axial load, cyclic load, centrifuge tests t-z curve.
1 INTRODUCTION
Le comportement des pieux soumis à des charges axiales
monotones peut être appréhendé par des calculs mettant en
œuvre des lois d’interaction locale de type t-z. Ces lois
permettent, pour chaque section d’un pieu, d’associer le
déplacement relatif de l’interface sol-pieu à la contrainte de
cisaillement mobilisée. Cette approche de calcul du
comportement des pieux est généralement mise en œuvre,
e 7
sont très
ent sur les
ur les sols fins
e charges
ge du pieu et
cliques
(fondations d’éoliennes, de structures pétrolières, etc.).
Toutefois, des lois t-z cycliques, développées notamment pour
l’ingénierie pétrolière, existent pour rendre compte des effets de
tels chargements (Chin et Poulos 1992 et Randolph 1986).
Sur la base de ces lois, cet article propose une extension de
la loi t-z formulée par Frank et Zhao. Les aptitudes de cette
nouvelle loi, pour rendre compte des phénomènes de
durcissement ou de radoucissement cyclique ou de rochet et de
relaxation (Lemaître et Chaboche 2009), sont présentées à
l’échelle locale. Une comparaison entre des résultats
expérimentaux issus d’essais sur modèles réduits centrifugés
pour quatre pieux soumis à des charges cycliques et des
résultats numériques obtenus au moyen de cette nouvelle loi est
ensuite proposée. Cette comparaison concerne l’évolution du
déplacement en tête de pieu en fonction du nombre de cycles.
Une discussion des résultats est ensuite présentée de manière à
mieux cerner l’influence de chaque paramètre de la nouvelle t-z
cyclique développée et à esquisser les développements futurs à
mener.
2 MISE AU POINT D’UNE LOI T-Z CYCLIQUE
2.1 Principes
Dans sa version la plus générale, la loi t-z cyclique entre le
frottement q
s
et le déplacement tangentiel u
t
est traduite par
l’équation 1. Les neuf paramètres de cette loi sont présentés
dans le tableau 1.
(1)
Les paramètres auxiliaires A et R sont définis de la manière
suivante :
le paramètre A contrôle l’augmentation de la raideur de
l’interface sol-pieu lors des déchargements. Cette
augmentation est d’autant plus importante que le
déchargement est réalisé à un niveau de chargement élevé ;
le paramètre R gère l’augmentation de la raideur de
l’interface sol-pieu à chaque inversion de cycle. Il comprend
les paramètres
et
définis dans le tableau 1.
Lors du premier cycle de chargement, la relation entre le
frottement q
s
et le déplacement relatif u
t
peut être simplifiée :
(2)
Le second terme comprenant les paramètres
,
et
traduit
le durcissement monotone. Il est maximal lorsque le
comme le recommande l’Eurocode7 Partie 1 (Eurocod
2005), lorsque les exigences de la structure portée en termes de
déplacement sont essentielles. En France, ces lois
largement utilisées et s’appuient essentiellem
propositions de Frank et Zhao (1982) à la fois po
et les sols grenus. Elles sont toutefois limitées au cas d
axiales monotones ne dépassant la charge de flua
ne permettent pas de rendre compte des phénomènes observés
dans le cas où le pieu est soumis à des charges cy
t
t
u
t
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