Etude bibliographique sur l’interaction sol-structures

Introduction

Le terme « interaction sol-structure » est utilisé aujourd’hui pour caractériser les situations où le comportement d’une structure ne peut pas être évalué de façon précise sans considérer aussi le comportement du sol en contact et de leur interface. Du point de vue de la structure, le but d’une analyse tenant compte de l’interaction sol-structure est de déterminer l’effet d’action du sol sur la structure, c’est-à-dire principalement les pressions de contact, en fonction de la déformation de la structure, ceci pour pouvoir procéder aux vérifications nécessaires à son dimensionnement. Il s’agit donc d’assurer que les hypothèses faites sur le comportement du sol sont compatibles avec la réponse de la structure, principalement avec sa déformation, ceci aussi bien à l’état limite de service qu’à l’état limite ultime.
Une analyse structurale couplée sol-structure permet, si les hypothèses admises sur le comportement de chaque matériau sont représentatives, d’assurer cette compatibilité. Les outils nécessaires à de telles analyses sont néanmoins assez récents comparativement à l’intérêt porté aux structures liées au sol par les premiers mathématiciens modernes, qui remonte au XVIII siècle. Les connaissances théoriques sur ces structures se sont donc développées d’abord à l’aide d’outils mathématiques plus rudimentaires, généralement en découplant le comportement du sol et de la structure. La difficulté à représenter le sol par un modèle mathématique, conséquence de sa grande hétérogénéité in situ et de la complexité de son comportement (anisotropie, non linéarité, irréversibilité), fait que les expériences pratiques préalables sur des ouvrages similaires ont également joué un rôle prépondérant dans le développement des connaissances.
Parallèlement, les domaines d’application concernés par l’interaction sol-structure sont nombreux et chaque domaine a adapté ses méthodes et son niveau d’analyse à ses exigences et à ses particularités. Ceci explique que les méthodes actuelles diffèrent d’un domaine à l’autre et qu’elles intègrent la notion d’interaction sol-structure de façon différente.
Tous les ouvrages de génie civil sont en contact avec le sol ce contact donne l’interaction entre les deux ; cette interaction peut se localiser dans les fondations (bâtiments, ponts, pieux), barrages, murs de soutènement, constructions maritimes, les tunnels,…… En particulier en milieu urbain lors d’une excavation à proximité d’immeubles.
Les calculs de la mécanique des sols qui sont basés sur la mécanique des milieux continus et celle des solides, n’ont à priori que peu de ressemblances avec ceux de la résistance des matériaux qui sert aux calculs des structures.

Modélisation de l’interaction sol-structures

Notion de loi de comportement d’un matériau

Le comportement mécanique d’un matériau assimilé à un milieu continu est régi par une loi, propre à ce matériau, qui relie les contraintes aux déformations. Elle traduit, lorsqu’on passe d’un matériau à un autre, les différences de comportement constatées expérimentalement sous l’effet d’actions extérieures.
Dans le cas général des sollicitations tridimensionnelles, la loi de comportement, ou loi rhéologique, est une relation liant le tenseur des contraintes σ et le tenseur des déformations ε en considérant par ailleurs la vitesse de sollicitation et la température.

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Étude paramétrique des déformations de bâtiment situe a cote de fouilles (2.71 MB) (Rapport PDF)