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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
déterminer quel niveau d'analyse était le plus approprié selon le
cas considéré.
Le diagramme de stabilité cyclique tel que décrit
précédemment est un outil particulièrement intéressant pour
identifier les cas de chargements critiques justifiant une analyse
spécifique et plus ou moins approfondie (Jardine et al. 2012). Ce
concept s’applique bien aux pieux courts et rigides, tels
qu’utilisés en construction et génie civil.
Dès lors, trois types d'approches peuvent être mis à la
disposition du concepteur:
– des approches « globales », qui ne s'intéressent qu'au
comportement "global" du pieu : évaluation de l'accumulation
des déplacements permanents de la tête du pieu sous l'effet des
cycles ; dégradation de la capacité portante ;
– des approches « locales » dans lesquelles la relation entre la
contrainte de cisaillement mobilisable à l'interface sol-pieu et le
déplacement local du pieu s'exprime au moyen d'une courbe de
transfert dite courbe "t-z". Le défi est ici de proposer des courbes
"t-z" cycliques en complément des courbes t-z recommandées
par les codes actuels ;
– des approches par la méthode des éléments finis.
La base expérimentale de SOLCYP permet de travailler sur
ces trois axes, et notamment sur la calibration des algorithmes de
génération de courbes t-z proposés dans des programmes tels que
RATZ (Randolph, 1994) ou SCARP (Poulos, 1989).
Les essais sur le sable de Fontainebleau effectués en chambre
de calibration au 3S-R ont permis de mettre en évidence que la
perte de frottement sous charges cycliques était le résultat d’une
chute des contraintes effectives radiales sur le pieu. Ce résultat
est illustré sur la Figure 21 qui montre l’évolution en cours de
cyclage des chemins de contraintes effectives (radiales et
tangentielles) mesurées à trois niveaux le long de la paroi du
pieu.
0
100
200
300
400
500
-200
-100
0
100
200
ClusterA
ClusterB
ClusterC
Direction de
chemin de contraintes
'
=27
o
Contrainte de cisaillement
rz
(kPa)
Contrainte radiale
r
(kPa)
Figure 21: Chemins de contraintes sur la paroi d’un pieu modèle ; sable
de Fontainebleau dense ; essai métastable, 1000 cycles ; Silva et al
(2013
)
Ces chutes de contraintes ont pu être simulées en laboratoire
(Pra-ai, 2013) par des essais cycliques à rigidité normale
imposée (essais CNS). Les efforts portent actuellement sur la
formulation de la base de données sous la forme de lois
d’interface pouvant être introduites de manière « explicite » dans
des modélisations par éléments finis.
8.2.6
. Pieux sous chargement cyclique latéral
La réponse des pieux sous chargement cyclique horizontal n’a
été étudiée expérimentalement dans le cadre de SOLCYP que
dans le cas de pieux flexibles et en centrifugeuse. De
nombreuses séries d’essais répétés et alternés ont été effectuées
sur des pieux modèles instrumentés moulés en place dans du
sable de Fontainebleau (Rakotonindriana, 2009) et de la kaolinite
Speswhite
normalement
consolidée
et
surconsolidée
(Khemakhem
et al
., 2012).
L’objectif essentiel de ces essais était de dériver des lois de
dégradation pour des analyses de type global ou pour la
construction de courbes p-y dégradées.
L’effet des cycles se traduit essentiellement par un cumul de
déplacements de la tête du pieu et par un accroissement
progressif du moment maximal. Les méthodes dites globales
consistent à décrire l’évolution de ces phénomènes par des lois
du type :
P(N)/P(1) = k.N
m
ou P(N)/P(1) = 1+t.Ln(N)
P(N) et P(1) sont les valeurs de la propriété décrite aux cycles N
et 1 respectivement ; m et t sont des fonctions des
caractéristiques du chargement (Qa et Qcy), de la rigidité du
système sol-pieu et du mode d’installation.
Figure 22: Essais en centrifugeuse ; argile normalement consolidée.
Comparaison de courbes calculées et expérimentales pour les
déplacements normalisés yn/y1 de la tête de pieu. Khemakhem et al.
2012.
La figure 22 illustre le processus de calage d’une loi
d’évolution du déplacement de la tête d’un pieu y en fonction du
nombre de cycles sous la forme y(N)/y(1) = f(N) pour deux
essais de pieux-modèles en centrifugeuse dans une argile
normalement consolidée. Un travail de ce type a pu être effectué
dans les sables et les argiles tant pour les déplacements que pour
les moments (Khemakhem et al. 2012 ; Rosquoët et al. 2013).
Une synthèse est présentée dans Garnier, 2013.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
-50
0
50
100
Déplacement du pieu (m)
Réaction du sol (kN/m)
Courbe P-y cyclique
Courbe P-y enveloppe
P
H
max
,1
z=2,25m
P
H
max
,n
Figure 23. Relations P-y expérimentales obtenues lors d’un essai
cyclique alterné (Hc/Hmax = 0,57) ; argile normalement consolidée ;
Khemakhem, 2012.
Les méthodes globales sont susceptibles de fournir une
réponse suffisante au concepteur dans le cas de sols homogènes
et de chargements cycliques modérés. Pour des cas plus
