Analyse et dimensionnement fiabilistes des fondations superficielles filantes avec ou sans prise en compte des efforts sismiques pseudo-statiques

Reliability analysis and design of shallow strip footings with or without pseudo-static seismic forces

¹ CNRS libanais Centre de recherches géophysiques Bhannes, Liban dalia@cnrs.edu.lb.
² Institut de recherche en génie civil et mécanique Université de Nantes Bd de l’Université, BP 152 44603 Saint-Nazaire Cedex Abed.soubra@univ-nantes.fr, France.

Résumé

Cet article présente une approche fiabiliste pour l’analyse et le dimensionnement d’une fondation superficielle filante, située ou non dans une zone sismique. Pour une fondation soumise à un chargement vertical centré et en l’absence d’efforts sismiques, le mode de rupture par poinçonnement du sol est étudié. Cependant, pour une fondation chargée verticalement et située dans une zone sismique, les deux modes de rupture (i) poinçonnement du sol et (ii) glissement de la fondation sur le sol sous-jacent, sont considérés. Le chargement sismique est représenté par des forces pseudo-statiques. L’indice de fiabilité adopté est celui de Hasofer-Lind. Les variables aléatoires utilisées sont les propriétés de cisaillement du sol et le coefficient sismique. Il a été montré que la prise en compte d’une corrélation négative entre les propriétés mécaniques du sol augmente la fiabilité de la fondation et que la probabilité de défaillance est très sensible au coefficient de variation de l’angle de frottement interne et du coefficient sismique. Pour le cas d’une fondation située dans une zone sismique, un seul mode de rupture est prédominant dans le calcul de la probabilité de défaillance du système poinçonnement/glissement. Pour le dimensionnement, une procédure itérative est utilisée pour déterminer la largeur de la fondation pour une probabilité de défaillance cible.

Abstract

This paper presents a reliability-based approach for the analysis and design of a shallow strip footing with or without pseudostatic seismic loading. For a vertically loaded footing situated in a non seismic area, the soil punching failure mode is studied. However, for a vertically loaded footing situated in a seismic area, both the soil punching and the footing sliding along the soil-footing interface are considered. Pseudo-static representation of earthquake effects is adopted. The Hasofer-Lind reliability index is used for the assessment of the footing reliability. The random variables used are the soil shear strength parameters and the seismic coefficient. It was shown that the negative correlation between the soil shear strength parameters highly increases the reliability of the foundation and that the failure probability is highly influenced by the coefficient of variation of the angle of internal friction and the seismic coefficient. For the case of a vertically loaded footing situated in a seismic area, only one mode of failure is predominant in the computation of the system failure probability. For design, an iterative procedure is performed to determine the breadth of the footing for a target failure probability.