Modélisation physique et numérique des interactions sismiques sol-pieu : simulateur de séisme du LCPC

Soil-pile seismic interactions physical and numerical modelling : LCPC earthquake simulator

Laboratoire central des ponts et chaussées Division Reconnaissance et Mécaniques des dols Route de Bouaye BP 4129 44341 Bouguenais Cedex Nawel.chenaf@lcpc.fr J-L.chazelas@lcpc.fr, France.

Résumé

Le travail présenté est une étude expérimentale des interactions inertielle et cinématique, mises en jeu lorsqu’une superstructure fondée sur pieux est sollicitée par un séisme. A l’aide de modèles réduits centrifugés, trois configurations ont été testées pour observer ces interactions indépendamment puis de manière combinée. La superstructure qui conditionne l’interaction inertielle a été modélisée par un chevêtre pesant, fixé rigidement en tête du pieu. Le pieu a été modélisé par un tube creux flexible mis en place par battage. Le massif de sol a été constitué d’un sable de Fontainebleau homogène sec et dense. Cet article présente par la suite une plateforme de modélisation numérique non-linéaire temporelle de la réponse du système superstructure-pieu-sol. Cette plateforme a permis de proposer une première génération de modèles d’éléments d’interface de type Winkler calés sur les résultats expérimentaux. Les modèles d’éléments d’interface ont été choisis dans la littérature parmi ceux fondés sur des paramètres physiques.

Abstract

The present work is an experimental study of the inertia ! and kinematic interactions for a superstructure-pile-soil system submitted to an earthquake, based on reduced scale model tests in the centrifuge. Three configurations were set up in order to observe each interaction separately and then to combine them. The superstructure generating the inertial effect was modelled by a heavy pile cap attached on the pile head. The flexible pile was driven into the sol. The sol deposit was a homogenous dry Fontainebleau sand layer. In a second part, a numerical code is presented to compute the temporal non-linear response of superstructure-pile-soil system. The numerical model is based on the 1D Winkler beam on non-linear bearings and computes the response in the time domain. The different interface elements based on physical parameters were chosen from the literature and fitted on the experimental data.