GEOTECHNIQUE

MATERIAUX

STRUCTURES

PHYSIQUE DU BATIMENT

 

PROJETS DE RECHERCHE - GEOTECHNIQUE -

 

Projet 1

Recommandations pour la construction sur les terrains en pente

 Objectifs

 La présente recherche a pour objectifs principaux :

 

-     l’analyse de la stabilité des pentes vierges ;

-     l’optimisation de la chronologie d’exécution des terrassements en grande masse ;

-     la recherche de la meilleure implantation des ouvrages sur la pente (parallèlement ou perpendiculairement aux courbes de niveaux) ;

-     l’analyse de la stabilité des pentes avec ouvrages implantés ;

-     recherche de solutions de stabilisation, de renforcement et de soutènement.

 

 

La méthodologie à adopter tient compte des considérations théoriques et pratiques. Les considérations  théoriques incluent l’utilisation des méthodes de calcul de stabilité des pentes  (Bishop,  Morgenstern-Price,  FEM,…).  Par  contre,  les  considérations  pratiques incluent des cas réels et l’utilisation de données issues de différents cas pathologiques rencontrés dans le secteur.

 

 

 Projet 2 

Modélisation du comportement des fondations profondes sous chargement cyclique

Objectifs

Les fondations profondes permettent de reprendre et de transmettre les charges d’une structure ou  d’un  ouvrage sur des couches de terrain de caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol et limiter les déplacements à des valeurs très faibles ; ainsi qu’assurer la stabilité de l’ouvrage.

Le recours à ce type de fondation dépend de plusieurs facteurs tels que la nature du sol, la profondeur du sol dassise, le type d’ouvrage, la présence de constructions existantes, présence  d’eau,  environnement   et   mise  en  œuvre  etc.  Le  dimensionnement  des fondations profondes dépend de la nature du sol  dans lequel elles  sont réalisées et surtout du type de sollicitations auquel elles seront soumises. Généralement deux types de   chargements  sont  pris  en  compte  lors  d dimensionnement :  le   chargement permanent  et  le  chargement  cyclique  (axial  ou  latéral).  Ce  dernier  étant  le  résultat d’actions  environnementales  liées  aux  phénomènes  naturels :  vent,  houle, etc.,  ou d’actions    industrielles   résultant   d l’activité   humaine.         Parmi   ces      ouvrages   et constructions   d géni civil   soumis   aux   sollicitations   cycliques on   peut   citer notamment :

 

-     tours résidentielles et bâtiments subissant l’action cyclique des vents ;

-     zones  urbaines  (bâtiments,  centres  commerciaux…etc.)  sollicitées  par  une  charge roulante (proximité dune route, métro etc.) ;

-     tours de grande hauteur, cheminées et d’une manière générale les structures gères : pylônes de transport d’énergies, éolienne, hydrolienne, …etc. ;

-     les  ouvrages  d’art  supportant  les  infrastructures  de  transport  et  les  ouvrages portuaires ;

-     les réservoirs soumis à des cycles de vidange/ remplissage ;

-     les bâtiments industriels équipés de ponts roulants, machines tournantes, etc.

 

L’importante évolution de l’outil informatique a permis à la modélisation (méthode des éléments  finis,   différences  finies  et  des  éléments  discrets..)  de  devenir  un  allié indissociable à la recherche scientifique.

 

La géotechnique a bénéficié de cet essor informatique, ainsi des codes de calcul ont été développés et des modèles plus complexes décrivant un comportement plus réaliste du sol sont de plus en plus disponibles permettant du coup une meilleure appréciation du comportement des sols. Grâce à une multitude des codes de calcul certifiés [1] (Abaqus, Plaxis, Geoslope, FLAC,..) et performants, la  simulation permet, d’abord, de vérifier les calculs estimés à partir de la réglementation. Ensuite elle facilite l’analyse en amont les problèmes  d’interaction  sol/structure  et  la  prévision  d’une  solution  plausible  parmi plusieur variantes.   Enfin,   la   simulation   permet   un   gain   financier   et   un   temps considérable étant donné que le coût de la réalisation d’un essai sur pieu grandeur nature est assez élevé et prend beaucoup de temps (forage, mise en place, chargement, fluage, etc.).

 

Les objectifs principaux de ce travail sont :

 

-     à  partir  de  données  expérimentales  recueillies  lors  d’essais  réalisés  (en  vraie grandeur,  modèles  réduits  ou centrifugeuse),  modéliser  un pieu sous chargement  

      statique puis cyclique grâce à un code de calcul ;

-     exploitation des résultats de la simulation pour le dimensionnement du pieu ;

-     comparer et analyser les résultats obtenus ;

 

 

Projet 3

 Simulation du comportement dynamique des pieux

 Objectifs

 L’objet de l’investigation concernera le pieu et le sol dans lequel il est fiché.

La modélisation et la simulation se feront à l’aide de modèles existants dans la littérature, il s’agira :

 -          D’adopter et de simuler une loi de comportement représentative d’un milieu géotechnique couramment rencontré (argileux ou sableux non liquéfiable). Cette loi de comportement de type non linéaire pourra être implémentée dans un code de calcul, l’hétérogénéité verticale du sol sera modélisée en supposant un multicouche, puis des comparaisons avec des résultats disponibles d’expérimentation seront effectuées en utilisant différentes approches (linéaire élastique, linéaire équivalente avec dégradation du module de cisaillement telle que celle implémentée dans le code de calcul SHAKE, ou non linéaire).

 -          De simuler l’effet de décollement qui se produit lors de sollicitations importantes par la modélisation de l’interface. L’analyse et la validation se feront par comparaison avec des résultats disponibles d’expérimentation issus de la littérature.

 La construction du modèle numérique fera appel au logiciel Plaxis en tant qu’outil comparatif.

 

 

Projet 4

 Simulation numérique de la variabilité spatiale des propriétés des sols

Objectifs

L’objectif de ce projet de recherche est de faire une étude sur le choix de la méthode de simulation de la variabilité spatiale des propriétés des sols. L'étude géotechnique de sites traite différents types d’incertitudes. Ces incertitudes sont généralement liées à des conditions locales propres au site (le sol présente une variabilité spatiale des propriétés mécaniques et physiques). Les études géotechniques utilisent des processus simples et des propriétés des sols interprétées par des géologues ainsi que des données reposant sur un nombre limité de mesures dispersées dans l’espace.

Par ailleurs, avec le développement urbain de plus en plus accru, la construction sur des sols de qualité médiocre devient inévitable (ce qui augmente le risque géotechnique). Compte tenu de ces circonstances, des approches probabilistes d’étude de comportement d'un profil de sol dans un environnement donné ont été proposées ces dernières années, vu que l'interprétation de ce comportement ne pouvait être étudiée par l'approche déterministe. La méthode probabiliste permet de diminuer certaines incertitudes par l'analyse de plusieurs paramètres en permettant de voir l'effet de certaines propriétés.

Les objectifs du sujet se résument comme suit :

 

-          Diminuer le risque géotechnique en prenant en considération l’hétérogénéité du sol pour mieux représenter la réalité du modèle.

-          Etudier l’effet d’hétérogénéité du sol modélisée par l’approche probabiliste et faire une comparaison par rapport à l’approche déterministe.

-          Prise en compte de l’incertain dans la sécurité des structures.

 

Le présent projet de recherche comporte trois volets :

 

Recherche bibliographique sur des travaux réalisés dans le domaine d'incertitude en géotechnique, en se basant sur des méthodes probabilistes. Dans cette recherche, différents paramètres statistiques comme la moyenne, l’écart-type, la covariance, la corrélation spatiale et les fonctions de densité de probabilité des propriétés du sol seront évalués.

Ensuite, une simulation de la variabilité spatiale des propriétés des sols sera effectuée. On utilisera le code Matlab ou tout autre logiciel approprié. Des exemples simples de milieux aléatoires seront traités par la suite pour valider la fiabilité de cette méthode.

A la fin des recommandations détaillées sur la simulation de la variabilité spatiale, des propriétés des sols seront élaborées.

 

 

Projet 5

Analyse du comportement des sols renforcés par colonnes ballastées

Objectifs

 

L’étude du comportement et le dimensionnement des colonnes ballastées est basée sur les paramètres caractéristiques usuels tels que le taux d’incorporation (ou coefficient de substitution), le rapport de concentration des contraintes et le facteur de réduction des tassements. Les recherches actuelles pour une meilleure utilisation de cette technique s’articulent autour de trois objectifs :

 

-       Une meilleure définition du domaine d’application en fonction des sols rencontrés, de la    nature de la structure et des charges appliquées.

-       La mise au point d’une méthode de dimensionnement commune à toutes les configurations.

-       Une meilleure définition des procédures de contrôle des colonnes ballastées.

 

Pour aboutir à ces objectifs, des recherches semblent nécessaires sur plusieurs paramètres :

 

-        Matelas de transmission des charges,

-        Comportement des semelles et approches de dimensionnement,

-        Rôle de cette technique pour la stabilité des remblais,

-        Comportement sous sollicitations sismiques.