Article de recherche / Research Article

Étude de l’influence de la plasticité du sol sur la transmission des mouvements du sol affectant l’interaction sol-structure

Studying the influence of soil plasticity on the transmission of ground movements affecting the soil-structure interaction

¹ Université de Lorraine, CNRS, CREGU, GeoRessources laboratory, École des Mines de Nancy, Campus Artem, CS14234, 54042 Nancy Cedex, France
² Faculté de Génie, Université Libanaise, Roumieh, MontLiban, Liban

^★ Auteur de correspondance : elio.el-kahi@univ-lorraine.fr

Résumé

De nombreux bâtiments peuvent être endommagés par des mouvements de terrain associés à des excavations souterraines, des tunnels, des mines ou des excavations en milieu urbain. L’évaluation du mouvement du terrain transmis au bâti est alors l’une des préoccupations majeures et la plasticité du sol peut avoir une influence significative sur le comportement de la structure dû à l’interaction sol-structure (ISS). Le but de cette étude est d’étudier le comportement d’une structure existante assise sur un sol soumis à un mouvement de terrain en tenant compte de la plasticité du sol. Une approche analytique, associée à une résolution numérique, est appliquée pour examiner l’effet du comportement non linéaire du sol, basée sur un modèle élasto-plastique modifié de Winkler. Les résultats révèlent l’influence de la prise en compte d’un comportement élasto-plastique sur l’évaluation de la transmission des mouvements du terrain. Ils montrent la différence de la réponse de la structure, selon que le sol est élastique ou élasto-plastique, ce qui affecte directement la prévision des dommages structurels. De plus, une nouvelle corrélation est proposée pour évaluer la réponse structurelle en tenant compte des paramètres d’ISS pour un sol élasto-plastique.

Abstract

Many buildings may suffer damage due to ground movements associated to underground excavations such as tunneling, mines or urban excavations. Assessment of the transmitted ground movement is then one of the major concerns and soil plasticity may have a significant influence on structural behavior due to the soil-structure interaction (SSI). The purpose of this study is to investigate the behavior of an existing structure sitting on a soil subjected to a ground movement with considering soil plasticity. An analytical approach, with a numerical solution, is applied to examine the effect of the non-linear behavior of soil based on a modified Winkler elastic model. Results reveal the influence of considering an elastoplastic behavior on the evaluation of the transmission of ground movements, and display the discrepancy in the response of the structure whether the soil is elastic or elastoplastic; this directly affects the prediction of structural damage. In addition, a new correlation is proposed to evaluate the structural response considering SSI parameters for an elastoplastic soil.