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Ministère de l’Enseignement Supérieure et de la Recherche Scientifique Universi

Ministère de l’Enseignement Supérieure et de la Recherche Scientifique Université Mohamed Boudiaf - M’sila Faculté de Technologie DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL MEMOIRE Présenté pour l’obtention du diplôme de MASTER FILIERE : Génie Civil SPECIALITE : Géotechnique THEME Dirigé par : Présenté par Mr. KHEMISSA MOHAMED, professeur, Encadreur BENNACER MAWLOUD Mr TALLAH NAOUI, Grade, M.A.A, Co- Encadreur Promotion : 2015/2016 ETUDE DE L'INTERFACE «SOL-STRUCTURE» SOUS CHARGEMENT MONOTONE A FAIBLE CONFINEMENT REMERCIEMENTS Je ne remercie jamais assez ALLAH, le tout puissant de nous avoir permis de mener à bien ce modeste travail. En premier lieu, nous remercions Mr. KHEMISSA Med, professeur à l’Université de M’Sila et Mr.TALLAH NAOUI Maitre Assistant à l’Université de M’sila qui ont bien voulu proposer le thème de Master, pour son aide précieux, sa disponibilité durant toute la durée de notre projet. Je remercie également les membres de jury pour l’honneur qu’ils nous font en acceptant de juger notre travail. A tous nos enseignants à toute personne ayant participé de près ou de loin à la réalisation de ce travail, je dirai merci Sommaire Sommaire Résumé Liste des figures Liste des tableaux Introduction générale Chapitre I Étude bibliographique sur l’interaction sol-structures Introduction ................................................................................................................................................ 4 I.Étude en laboratoire de l’interaction sol-structures ............................................................................... 4 I.1.L’essai de cisaillement direct modifié ............................................................................................... 5 I.2.L’essai de cisaillement direct simple .................................................................................................. 5 I.2.1. L’appareil de cisaillement simple, type NGI (Norwegian Geotechnical Institute) .................... 5 I.2.2. L’appareil de cisaillement simple, type Uesugi et Kishida (Japon): ........................................... 6 I.3 Modélisation de l’interaction sol-structures ....................................................................................... 7 I.3.1 Comportement du matériau de la structure ................................................................................. 7 I.3.2 Comportement des sols ............................................................................................................... 7 I.3.3 Comportement de l’interface ...................................................................................................... 7 I.3.4 Contact sol-structures ................................................................................................................. 8 I.4. Modélisation des interfaces ............................................................................................................ 10 I.4.1 Approche de type contact .......................................................................................................... 11 I.4.2 Approche de type couche mince ............................................................................................... 14 I.5.Quelques exemples de l’interaction sol-structures .......................................................................... 15 I.5.1.Modélisation d’un bâtiment sur fondations superficielles ........................................................ 15 I.5.2 Fondation superficielle construite à proximité d’un ouvrage souterrain .................................. 17 I.5.3 Interaction sol-soutènement ....................................................................................................... 20 I.5.4 Interaction sol-tunnel ................................................................................................................. 23 I.6.Conclusion ........................................................................................................................................ 21 Chapitre II DISPOSITIF EXPERIMENTAL UTILISE ET MODE OPERATOIRE II.1. Description de l'appareillage ............................................................................................................. 22 II.2. Mode opératoire ................................................................................................................................ 24 Préparation de l'échantillon .................................................................................................................... 24 Phase de cisaillement .............................................................................................................................. 24 II.3. MATERIAUX ETUDIES .................................................................................................................. 23 Sable de dunes ....................................................................................................................................... 23 Caractéristiques physiques .................................................................................................................... 27 II.4. CONCLUSION ................................................................................................................................. 29 Chapitre III PRESENTATION DES RESULTATS DES ESSAIS REALISES III.1. ESSAIS REALISES SUR SABLE ................................................................................................... 30 III.2. Surface sable-sable ........................................................................................................................... 30 Sable lâche .......................................................................................................................................... 30 Sable dense ........................................................................................................................................ 32 III.3. Surface lisse (Béton) ......................................................................................................................... 34 Sable lâche .......................................................................................................................................... 34 Sable dense ......................................................................................................................................... 34 III.4. Surface rugueuse (Béton) ................................................................................................................. 37 Sable lâche .......................................................................................................................................... 37 Sable dense ......................................................................................................................................... 37 III.5.Etude des angles de frottement et de dilatance .................................................................................. 40 III.6.Effet de la rugosité et de la densité initiale ........................................................................................ 41 III.6.1. Effet de la Densité initiale ......................................................................................................... 41 III.6.2. Effet de la Rugosité ................................................................................................................... 44 III.7. CONCLUSION ................................................................................................................................ 47 Chapitre IV : MODELISATION DU COMPORTEMENT D'INTERFACE SOL-STRUCTURE 1érePARTIE ............................................................................................................................................. 48 IV.1.PRÉSENTATION DE PLAXIS ......................................................................................................... 48 IV.1.1. Introduction ................................................................................................................................48 IV1.1.1.Le code éléments finis PLAXIS ..............................................................................................48 IV.1.1.2 Options par défaut et solutions approchées ..........................................................................49 IV.1.2. Les modèles de comportement utilisés dans PLAXIS .................................................................51 1.Introduction .....................................................................................................................................51 IV.1.2.2. Contraintes totales, effectives et pressions interstitielles ....................................................52 IV.1.2.3. Comportement élastoplastique ............................................................................................53 IV.1.2.4. Modèle de Mohr-Coulomb ..................................................................................................54 IV.1.3.Calcul ..........................................................................................................................................58 IV.1.3.1.Le programme de calcul .......................................................................................................59 IV.1.3.2. Caractéristiques générales des calculs ................................................................................59 IV.1.3.3.Types de calculs ...................................................................................................................60 IV.1.4. Paramètres de contrôle du calcul ...............................................................................................60 IV.1.4.1. Construction par étapes .......................................................................................................61 IV.1.4.2. Activation ou modification des chargements ......................................................................61 IV.1.5. Exécution de la procédure de calcul ..........................................................................................62 IV.1.6. Résultats affiches pendant les calculs ........................................................................................62 IV.1.7. Le programme de résultats (output) ...........................................................................................63 IV.1.8. Le menu des résultats .................................................................................................................63 IV.1.9. Le programme courbe (curves) ..................................................................................................63 IV.2.ÉTABLISSEMENT D’UN MODELE GÉOMÉTRIQUE ................................................................ 65 IV.2.1. Introduction ................................................................................................................................65 IV.2.2. Définition des données ...............................................................................................................65 IV.2.2.1. Paramètres de sol et de l’interface ....................................................................................66 IV.2.2.2.Génération du maillage ........................................................................................................69 IV.2.3.Procédure de calculs ...................................................................................................................70 IV.2.4.Les principaux résultats ..............................................................................................................70 IV.2.4.1.Déformation de maillage ......................................................................................................71 IV.2.4.2.Les points plastique ..............................................................................................................72 IV.2.4.3.Analyse paramétrique ..........................................................................................................73 IV.2.4.4.Simulation des essais d'interface ..........................................................................................76 IV.2.4.5.Caractéristiques de l’interface ..............................................................................................86 V.2.4.6.Résistance d’interface (Rinter) ..................................................................................................86 الملخص حل مشكل تفاعل تربة- ( هيكل أ،وتاد و هياكل تحت األ ،رض أ رض مسلحة ......) يتطلب معرفة سلوك . السطح البيني هذا العمل هو اسهام في هذا االتجاه ويتالف من: جزئين في الجزء االول : سنقوم بتقديم نتائج التجارب تربة- ،هيكل التي تم اجراؤها باستخدام مربع القص المباشر المعدل . واجريت هذه التجارب على مواد محلية (رمال الكثبان ببوسعادة والية المسيلة) في الضغط العمودي الثابت في الجزء الثاني : بفضل برنامج العناصر ال منتهية بالكسيس وباستعمال نموذج "مور- كولون" نتحقق من صحة التجارب التي تم إنجازها في الجزء األ ول. هذا النموذج لديه السلوك البالستيكي المرن تما ما دون تصلب . وهو يستعمل كثيرا في مجال الهندسة . الجيوتقنية بالنظر الى النتائج المحصل عليها وقد أظهرت إختبارات التحقق من أن النموذج يحاكي سلوك السطح البيني(تربة-هيكل) . تحت التحميل المستمر : كلمات البحث سطح بيني ،تربة- هيكل ،قص مباشر ،رتيبة ،اللدونة ،تصلب. Résumé Le problème de contact et d’interface entre matériaux est présent dans de nombreux cas pratique en Génie civil. Qu’il s’agisse d’un problème de contact entre deux ou plusieurs couches de sol, ou de contact d’un sol substratum rocheux. Dans ce travail, une série d'essais monotones à chemin de contrainte normale constante à faible confinement ont été réalisés afin de déterminer les propriétés principales de l'interface de sol-structure utilisée. Au cours de ces essais nous avons étudié l'influence de nombreux paramètres, notamment : la densité du sol, la surface de l'interface. Ces essais ont servi ensuite à la validation du modèle Mohr-coulomb avec l’utilisation du code PLAXIS. Les résultats obtenus indiquent que le comportement à l’interface sol-matériau solide est très influencé par la densité du sol et la rugosité de l’interface. Les tests de validation ont montré que le modèle décrit bien le comportement de l'interface sol-structure sous chargement monotone surtout dans le cas des contraintes de cisaillement. Mot clés Interface ; sol-structure ; comportement rhéologique ; rigidité. Abstract The resolution of a problem of interaction soil-structure (piles, works underground, reinforced earth; .....) requires the knowledge of the behavior of the interfaces. This work constitutes a contribution in this direction. It is composed of two parts: In the first part, we present the results of monotonous tests of soil-structure which were realised by means of modified direct shearing box, these tests were realised on a local material (sand of Bou-saâda) with constant normal stress. In the second part, we have modelled the shear apparatus by (PLAXIS), code planned by the geotechniciens, wich represent an actual optimum on the scientific and partical plans of pseudo-static analysis 2D the modelling driven to define the résistance at shear ground-ground and interface ground-solid substance (concrete), having different rough surface, an analysis of model have undergo an important distortion. The results obtained show that the behavior of interface ground-solid substance varied according to (depending on) surface rough (rigidity). Key words : Interface , soil-structure; direct shear apparatus ; surface rough(rigidity); plasticity. simulation ; modelling ; PLAXIS. LISTE DES FIGURES CHAPITRE I Fig.I.1 : Principe de l’essai de cisaillement direct modifié…………………..….……………………………. 05 Fig.I.2 : Principe de l’essai de cisaillement simple : type NGI…………………..….………………………... 06 Fig.I.3 : Principe de l’essai de cisaillement simple : type Uesugi et Kishida…………………..….…………. 06 Fig.I.4 : Exemples des situations d’interface…………………..……………..….……………………………. 08 Fig.I.5 : Modélisation du contact…………………..….………………………………………………………. 08 Fig.I.6 : Modes de déformation de l’interface…………………..….…………………………………………. 10 Fig.I.7 : Elément joint de type Goodman…………………..….………………………...……………………. 11 Fig.I.8 : Elément joint de type ressorts…………………..….……………………………..…………………. 12 Fig.I.9 : Modèle de Mohr-Coulomb………………..….………………………..…………………………… 13 Fig.I.10 : Analyse du comportement d’un ouvrage simple…………………..….……………………………. 17 Fig.I.11 : Interaction entre une semelle filante et une cavité symbolisée par un cercle………………………. 18 Fig.I.12 : Analyse du comportement d’un écran de soutènement ……………………………………………. 19 CHAPITRE II Fig.II.1: Principe de la boîte de cisaillement direct …………………………………………………………... 22 Fig.II.2.a : surface rugueuse en béton …………………………………………………………...……………. 23 Fig.II.2.b : surface lisse en béton ………..……………………………………………………………………. 23 Fig.II.3 : Appareil de cisaillement direct …………….…………………………..…………………………… 24 Fig.II.4: La barkhane …………………………………………………………………………………………. 26 Fig.II.5 : Morphologie de la barkhane ………………………………………………………………………... 26 Fig.II.6 : vus de sable …………………………………………….…………………………………………... 27 Fig.II.7 : Essai la masse volumique ……………………………..……………………………………………. 27 Fig.II.8 : Essai l’équivalent de sable ………………………..………………………………………………… 27 Fig II.9 : Essai de l’analyse granulométrique …………..…………………………………………………….. 28 Fig.II.10 : Courbe granulométrique du sable testé …….……………………………………………………… 29 CHAPITRE III Fig.III.1 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface sable-sable, Id=15% …………….. 31 Fig.III.2 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface sable-sable, Id=90% …………….. 33 Fig.III.3 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface béton lisse, Id=15% ……………… 35 Fig.III.4 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface béton lisse, Id=90% ……………… 36 Fig.III.5 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface béton rugueuse, Id=15%………….. 38 Fig.III.6 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Surface béton rugueuse, Id=90% ………..... 39 Fig.III.7 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Effet de la densité, surface lisse ………….. 42 Fig.III.8 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Effet de la densité, surface rugueuse……… 43 Fig.III.9 : Essais de cisaillement à contrainte normale constante Effet de la rugosité, Id=15% ………..…….. 44 Fig.III.10 : uploads/Ingenierie_Lourd/ etude-de-l-x27-interface-sol-structure-sous-chargement-monotone-a-faible-confinement-pdf.pdf