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La maîtrise du dimensionnement des ouvrages géotechniques (enterrés ou semi-enterrés) est conditionnée par une bonne compréhension et modélisation de l'interaction de ces ouvrages avec leur environnement proche. Elle implique une parfaite connaissance de l'ensemble des paramètres pouvant affecter cette interaction. Les paramètres géotechniques sont souvent sources d'incertitudes. Nous nous intéressons dans le cadre de cette communication au comportement des rideaux de palplanches (ouvrages de soutènement flexibles) et à son influence sur un ouvrage longitudinal voisin (e.g. une semelle filante d'un bâtiment). Dans la pratique actuelle (EUROCODE 7 [1]), ces ouvrages de soutènement sont dimensionnés uniquement en section transversale et ne tiennent pas compte de la dimension longitudinale. A cela s'ajoute également, la prise en compte forfaitaire des effets liés à la variabilité du sol par des coefficients partiels de sécurité sans tenir compte de la variabilité spatiale de ses propriétés.
L'objectif de la présente communication vise à apporter quelques éléments de compréhension des effets liés à :
- la dimension du problème par une analyse du comportement tridimensionnel (calcul combinant les aspects transversaux et longitudinaux) du rideau de palplanche et de l'interaction mutuelle entre ce rideau et l'ouvrage longitudinal voisin.
- la variabilité spatiale des propriétés du sol sur le comportement mécanique de ces ouvrages.
La démarche suivie est organisée en deux phases :
- La construction du modèle numérique, qui intègre l'interaction Rideau de palplanche–Sol–Structure, est abordée de la manière suivante :
- prise en compte de la dimension longitudinale de la structure : la méthode MISS-CR-PLQ (méthode d'interaction sol structure par les coefficients de réaction par plaque) où l'interaction entre le sol et le soutènement est considérée au travers d‘un modèle de plaque sur appuis élasto-plastiques, facilitant l'intégration de la dimension longitudinale de l'ouvrage dans le calcul global ;
- évaluation du tassement en amont de l'ouvrage : il est évalué par des expressions semi-analytiques telles que celles proposées par Bowles 1986 [2] ; le principe consiste à déterminer tout d'abord le déplacement latéral (horizontal) de la paroi par un calcul numérique (réalisé avec la méthode MISS-CR par exemple) puis d'en déduire le tassement en amont du soutènement ;
- interaction entre deux structures voisines : l'interaction entre le sol et la structure voisine est modélisée par la méthode des coefficients de réaction et intègre les effets liés au déplacement du rideau lesquels sont considérés comme des déplacements imposés à cette structure.
- La variabilité spatiale des propriétés du sol est associée au modèle développé précédemment. L'approche suivie consiste à caractériser cette variabilité par des champs aléatoires générés par des méthodes bidimensionnelles utilisées en géotechnique, par exemple : la méthode CE (Circulant Embedding), ou la méthode LAS (Local Average Subdivision). L'influence de quelques paramètres statistiques (l'écart type, la corrélation croisée entre paramètres géotechniques, comme la cohésion et l'angle de frottement), ainsi que les longueurs de corrélation horizontale et verticale des différents paramètres géotechniques considérés sera étudiée. Les résultats sont exprimés d'une part, en termes de fonctions de répartition des principales grandeurs physiques d'intérêt (les moments fléchissants, l'effort tranchant et les déplacements), et d'autre part, sous la forme de probabilités de défaillance évaluées à partir des fonctions d'état limite ultime (structurelle et géotechnique).
[1] NF EN 1997-1. Eurocode 7 : Calcul géotechnique. Norme française. Afnor.
[2] Bowles 1988, Foundation design and analysis, 4th Ed., McGraw-hill Book Company, New York, USA.
