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Journée technique du CFMS du 5 décembre 2017 « Pratique de l’interaction sol-structure sous sollicitations statiques et sismiques » La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur structure : fondations superficielles et profondes Présentateur : Gurvan SAYER (CTE Paris) 1

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Page 1: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Journée technique du CFMS du 5 décembre 2017

« Pratique de l’interaction sol-structure sous sollicitations

statiques et sismiques »

La pratique de l’ISS selon le point de vue de

l’ingénieur structure : fondations superficielles

et profondes

Présentateur : Gurvan SAYER (CTE Paris)

1

Page 2: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Contenu

• Introduction

• Ouvrages sur pieux

• Ouvrages sur semelles superficielles

• Ouvrages sur radier

• Conclusions

2Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Page 3: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Introduction

La prise en compte de l’ISS dans le calcul sismique de l’ouvrage va modifier

sa réponse globale :

1. Assouplissement du système ;

2. Modification de l’analyse modale ;

3. Prise en compte de l’amortissement du système de fondation.

L’assouplissement du système est souvent synonyme de diminution des

efforts, mais le 2ème point est souvent oublié dans les conséquences de

l’ISS et peut même engendrer une augmentation des efforts.

3Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Introduction

Lors de l’utilisation de la méthode sismique de référence, l’analyse modale

spectrale, la question du coefficient de comportement doit être posée:

1. As-t-on un mode de sol dominant ?

2. La structure est elle suffisamment souple pour assurer de la dissipation d’énergie ?

De plus cette méthode ne permet pas de tenir compte d’effet non linéaire

comme :

1. Radiers et fondations superficielles : possibilité de décollement.

2. Pieux : raideurs différentes en traction et en compression, variation de la raideur

horizontale en fonction de la plage d’effort.

4Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur pieux

Incidence de la prise en compte de l’ISS

• Modification du comportement de l’ouvrage supporté ;

• Modélisation du système pieux-sol à la liaison avec la structure ;

• Atténuation des « pics » d’efforts verticaux ;

• Comportement non linéaire en traction / Compression du pieu.

5Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur pieux

Type de modélisation (cahier technique n°38)

6Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur pieux

Type de modélisation : cas des groupes de pieux

• Modélisation de chaque pieux

• Modélisation d’un seul appui regroupant les pieux :

• Attention dans ce cas à l’effet de blocage en rotation engendré par le bras de levier

entre pieux :

• Un moment supplémentaire, se décomposant en effort de traction-compression

dans les pieux est a prendre en compte.

7Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

8Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

• R+18

• Socle rigide

• Structure souple du R+1 au R+18

• Contreventé par noyau

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

9Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Comparaison des efforts globaux en têtes de pieux :

• Sans ISS Ved = 1329 t + torsion = 3,31 m

• Avec ISS Ved = 1080 t (soit 20 % de gain) + torsion = 4,60 m

La prise en compte de la raideur de pieux permet de diminuer les efforts

globaux en pieds d’ouvrage.

Néanmoins, la torsion est quant à elle augmentée du fait de la souplesse du

système de pieux.

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

10Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Comparaison des efforts de traction maxi (exemple du séisme EX) :

• Sans ISS Nedmax = 500 t

• Avec ISS Nedmax = 220 t (les 500 t se redistribuent sur plusieurs pieux)

C’est vis-à-vis des efforts verticaux que la prise en compte de l’ISS permet

de réajuster les efforts.

Les appuis fixes n’admettent pas de redistribution élastique. La mise en

place d’appuis élastiques soulage la structure par la présence d’une rotation

globale en pieds.

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

11Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Comparaison des efforts globaux en pieds du R+1 :

• Sans ISS Ved = 860 t

• Avec ISS Ved = 883 t (soit 3 % d’augmentation)

Cet exemple permet de montrer que l’ISS n’a pas ou très peu d’incidence

sur les structures souples vis-à-vis de l’effort horizontal.

Il persiste néanmoins un intérêt vis-à-vis des « pics » de traction.

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

12Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Analyse modale:

• Amortissement de la structure : 5%

• Amortissement des pieux : 10%

• La valeur de 10 % pour les pieux n’est pas retenue pour le calcul mais permet juste de

conclure sur la présence ou non de mode de sol.

• Dans le cas présent les modes principaux sollicitent principalement la structure, le

coefficient de comportement peut donc rester identique à celui sans ISS (la correction

d’amortissement ne devra néanmoins pas être prise en compte).

• Dans le cas inverse, le coefficient de comportement doit être borné à 1,50.

Mode N°Pulsation (Rad/s) Période (s)

Fréquence (Hz) Énergie (J) Masses modales Amort. (%)

X T (%) Y T (%)

1 3.21 1.96 0.51 3.22 121.16 ( 1.01) 6167.75 ( 51.26) 5.07

2 3.74 1.68 0.6 3.78 5951.46 ( 49.46) 227.61 ( 1.89) 5.11

3 5.86 1.07 0.93 9.01 437.57 ( 3.64) 38.09 ( 0.32) 5.08

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Ouvrages sur pieux – ex n°2

13Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

• R+17

• Socle rigide

• Structure semi rigides du R+1 au R+17

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Ouvrages sur pieux – ex n°2

14Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Comparaison des efforts globaux en têtes de pieux :

• Sans ISS Ved = 2500 t + torsion = 2,00 m

• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m

Dans cet exemple, l’ISS a augmenté les efforts horizontaux sur les pieux.

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Ouvrages sur pieux – ex n°1

15Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Mode N°Pulsation (Rad/s) Période (s) Fréquence (Hz) Énergie (J) Masses modales

X T (%) Y T (%)

1 8.53 0.74 1.36 23.7 7659.28 ( 35.37) 634.26 ( 2.93)

2 13.22 0.48 2.1 56.22 72.52 ( 0.33) 11550.10 ( 53.33)

3 15.3 0.41 2.43 68.05 5003.41 ( 23.10) 340.55 ( 1.57)

4 27.74 0.23 4.41 241.11 2114.10 ( 9.76) 59.85 ( 0.28)

5 35.42 0.18 5.64 351.84 1160.69 ( 5.36) 1606.12 ( 7.42)

6 39.22 0.16 6.24 445.94 554.69 ( 2.56) 1684.00 ( 7.78)

7 51.46 0.12 8.19 772.48 234.95 ( 1.08) 8.73 ( 0.04)

8 51.88 0.12 8.26 455.17 44.48 ( 0.21) 1.10 ( 0.01)

9 53.25 0.12 8.48 915.72 228.43 ( 1.05) 311.28 ( 1.44)

10 60.63 0.1 9.65 1121.6 714.32 ( 3.30) 592.01 ( 2.73)

Mode N°Pulsation (Rad/s) Période (s) Fréquence (Hz) Énergie (J) Masses modales

X T (%) Y T (%)

1 6.85 0.92 1.09 17.25 9864.11 ( 45.27) 1011.51 ( 4.64)

2 10.15 0.62 1.61 38.95 444.66 ( 2.04) 12710.89 ( 58.33)

3 12.5 0.5 1.99 51.9 3710.77 ( 17.03) 219.81 ( 1.01)

4 25.39 0.25 4.04 213.93 2658.32 ( 12.20) 19.17 ( 0.09)

5 31.52 0.2 5.02 321.94 411.98 ( 1.89) 3828.06 ( 17.57)

6 34.03 0.18 5.42 377.5 1431.00 ( 6.57) 460.99 ( 2.12)

7 37.84 0.17 6.02 590.35 39.50 ( 0.18) 330.71 ( 1.52)

8 45.75 0.14 7.28 502.14 11.85 ( 0.05) 2.49 ( 0.01)

9 46.75 0.13 7.44 745.31 489.86 ( 2.25) 307.34 ( 1.41)

10 51.25 0.12 8.16 846.74 350.68 ( 1.61) 543.65 ( 2.49)

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Ouvrages sur pieux – ex n°2

Cause de cette augmentation:

• L’analyse modale a évoluée en intégrant les raideurs des fondations.

• Les modes principaux concernent plus de masses :

• Suivant X : 45% au lieu de 35 %

• Suivant Y : 58% au lieu de 53%

• Le mode secondaire selon Y a regroupé 2 modes :

• 17% au lieu de 7,42% + 7,78%

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Ouvrages sur pieux – ex n°3

17Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

• R+4

• Structure rigide

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Ouvrages sur pieux – ex n°2

Calcul initial sans ISS :

• L’analyse modale montre plusieurs modes sur la même plage de période :

• La structure peut être jugée comme raide.

18Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur pieux – ex n°2

Introduction de l’ISS :

• L’analyse modale fait ressortir 2 modes principaux avec la quasi-totalité des masses en

mouvement :

• L’amortissement modale de 8% montre qu’il s’agit certainement de mode de fondation

(4% pour le Béton et 10% pour les pieux, valeur uniquement utilisée lors de cette étape).

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Ouvrages sur pieux – ex n°3

20Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Coefficient de comportement :

• En appliquant l’EC8-1, la structure pourrais bénéficier d’un coefficient de comportement

de l’ordre de 2.

• Néanmoins, comme l’analyse modale fait clairement apparaitre des modes de sol

dominant, la valeur du coefficient de comportement doit être bornée à 1,50.

Comparaison des efforts globaux en têtes de pieux :

• Sans ISS Ved = 1200 t

• Avec ISS Ved = 1000 t (20% de gain)

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Ouvrages sur semelles

Problématiques principales pour le calcul des structures

• Fondation avec un fonctionnement fortement non linéaire du fait du décollement ;

• Très peu d’ouvrages sont calculés avec des raideurs de sol ;

• Comment estimer les raideurs des appuis :

• Méthode de Rosenblueth ;

• Méthode de Deleuze ;

• Méthode complète (Sassi, éléments finis, …) ;

21Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur semelles

Méthode de Rosenblueth

Raideur verticale :

Raideur horizontale :

Raideur en basculement :

22Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

𝑘𝑣 =𝐺

1 − 𝑛𝑢𝛽𝑧. 𝐴

𝑘ℎ = 2. 1 + 𝑛𝑢 𝐺. 𝛽𝑥. 𝐴

𝑘𝜃 =𝐺

1 − 𝑛𝑢𝛽𝜃. 𝑎2. 𝑏

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Ouvrages sur semelles

23Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Méthode de Deleuze (permet de tenir compte de la fréquence de la

structure) :

Raideur verticale :

Raideur horizontale :

Raideur en basculement :

𝑘𝑣 = 𝐺. 𝑟0𝑇.𝐹𝑉1

𝐹𝑉1² + 𝐹𝑉2²

𝑘ℎ = 𝐺. 𝑟0𝑇.𝐹𝐻1

𝐹𝐻1² + 𝐹𝐻2²

𝑘𝜃 = 𝐺. 𝑟0𝑅𝑋𝑜𝑢𝑅𝑌3 .

𝐹𝑅1𝐹𝑅1² + 𝐹𝑅2²

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Ouvrages sur semelles

L’analyse modale spectrale classique ne permet pas de tenir compte d’un

soulèvement des fondations :

• Le ferraillage obtenu n’est pas réaliste. Des tirants importants dans les zones soulevées

sont la conséquence des arrachements fictifs dans les modèles.

• Les contraintes au sol du modèle ne sont pas correctes et sous évaluées, il faut donc

repasser par un calcul manuel pour les estimer.

24Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur semelles

Illustration de la problématique et des solutions envisageables :

• Ouvrage de type R+4 en zone 5 ;

• Faiblement contreventé dans la direction longitudinal ;

• Mise en place de raideur de sol avec la méthode de Deleuze.

25Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

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Ouvrages sur semelles

26Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Toutes les flèches vers le haut sontdes « tractions sur le sol ».Le modèle va donc générer duferraillage important dans le voile

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Ouvrages sur semelles

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D

D

MARTINIQUERSMA ind0

FILE FILE 3 X:21.25M

ARMATURES INFERIEURES

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 3.00 CM/M

26 Novembre 2017

RSMAA Figure 44 - 5

-NOTA- :

Les sections des armatures sont exprimées en cm² par ml

X Y

Z

Dans cette zone, un ferraillage d’environ 6cm²/m et par face est nécessaire.Ce ferraillage n’est pas physique et est laconséquence d’une mauvaise méthode decalcul.

Page 28: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur semelles

Nouveau calcul effectué sur l’ouvrage :

• Transformation des champs d’accélérations sous EX et EY dans la structure en champs

de forces (fi = mi x acci sur chaque nœud du modèle) ;

• Recalage du torseur global des champs de forces sur le tranchant et moment global

issus de l’analyse modale spectrale.

• Introduction d’appuis autorisant le décollement.

• Réalisation d‘un calcul non linéaire pour chaque combinaison ELU sismique.

28Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Page 29: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur semelles

29Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Dans ce calcul, le sol ne fonctionnequ’en compressionL’équilibre obtenu est donc plusréaliste et permet d’exploiter lescontraintes au sol directement.

Page 30: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur semelles

30Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Cette fois ci le ferraillage n’est que laconséquence du poids a soulever.Les 6 cm²/m par face deviennent environ 1cm²/m par face en partie basse et 3 cm²/m enpartie sup du RDC !

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7

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11 220

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1

221

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23 131

1

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1

131

1

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1

13 131

2

121

2

121

2

121

2

111

2

1

3

1

4

11 110

0

110

0

121

0

121

0

12 121

1

131

1

131

1

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1

121

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12 121

1

111

1

111

2

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2

1

3

0

3

10 110

0

110

0

111

0

111

0

12 121

0

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1

121

1

120

1

120

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11 111

1

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1

111

1

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2

1

2

0

2

10 100

0

110

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111

0

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0

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0

11 111

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110

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110

1

111

1

11 111

1

111

1

111

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10 101

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0

110

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11 111

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0

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0

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0

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0

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1

111

1

001

1

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20 101

0

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0

11 111

0

11 11 111

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111

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11 11 111

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11 11 11 11 11

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10 10 11 11 11 11 111

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00 1

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10

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0

10 10 10 10 20 20 21

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21 21 10 10 11 11 11 11 111

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11 10 0

01

001 01 11 11 11 11 10 10 10 10 10 10 10 10 20 1

1

20 21 21 21 21 1210 11 22

1

1

11 1

1

2

2

01 01 01 11 11 10 10 10 10 10 10 10

3

4

4

610 20 2

1

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11 1

1

20 21 1

1

2

1

2

1

3

1

01 01 01 00 10 10 10

1

01

1

10 101

0

10 10 10

2

0

20 2

1

2

1

21 3

1

31 3

1

3

3 23 11 10 2

21

1

10

10

3

010 1010

21 212

0

3

1

10 1

0

2

1

1

011

10

3

4 3

3

10

2

0

10

2

1

2

1

1

010

1

0

3

3

1

1

1

0

00 0

0

A

A

B

B

C

C

D

D

MARTINIQUERSMA ind0

FILE FILE 3 X:21.25M

ARMATURES INFERIEURES

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 3.00 CM/M

27 Novembre 2017

RSMAA Figure 78 - 5

-NOTA- :

Les sections des armatures sont exprimées en cm² par ml

X Y

Z

Page 31: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur semelles

Contrainte au sol :

31Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

0,40 MPa0,20 MPa

Calcul linéaire Calcul non linéaire

Page 32: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur semelles

Difficultés principales pour la prise en compte de l’ISS dans le cas de

semelles superficielles :

• Domaine d’application des méthodes simples (Rosenblueth et Deleuze = sol

homogène) ;

• Utilisation des fonctions avancées des logiciels pour la transformation de l’analyse

modale spectrale en forces statiques équivalentes ;

Avantages :

• Résultats plus réalistes dans la structure et sur le sol ;

• Gain de ferraillage dans les voiles (mais plus important dans les linteaux).

32Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Page 33: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier

Avec les fondations superficielles, les ouvrages sur radiers sont

complexes a étudier :

• Le modèle de structure ne donne pas directement la même cartographie des

tassement (Fonctionnement inversé) ;

• Prise en compte des décollements ;

• Prise en compte de la raideur en rotation

• …

33Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Page 34: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier

Fonctionnement sans tenir compte de la cartographie des

tassement :

Tassements plus important en zone périphérique et sous poteau

34Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

-.49 10-02

-.45 10-02

-.40 10-02

-.36 10-02

-.31 10-02

-.27 10-02

-.23 10-02

-.18 10-02

-.14 10-02

-.92 10-03

-.48 10-03

-.31 10-04

SO/MULHOUSE - NOVARTISINDICE 0

TASSEMENT Z : -5.49

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 2.50 CM/M

27 Novembre 2017

NOVA0 Figure 190 - 1

X

Y

Z

0.5 cm

1.0 cm

0.8 cm

0.5 cm

0.9 cm

Page 35: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier – ex n°1

35Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Même sous sollicitations statiques, la prise en compte

de l’ISS est nécessaire pour un radier, en particulier

dans le cas des structures importants :

• Les ressorts de sol introduits dans le modèle doivent reproduire

la cartographies des tassement envisagé dans l’étude

géotechnique

TOUR PHARE

INDICE C

PERSPECTIVE DU BATIMENT

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 0.25 CM/M

9 Fevrier 2011

PHAR1 Figure 939 - 2

XY

Z

TOUR PHARE

INDICE C

PERSPECTIVE DU BATIMENT

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 0.25 CM/M

9 Fevrier 2011

PHAR1 Figure 939 - 2

XY

Z

Page 36: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier – ex n°1

36Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

• Pour reproduire la cuvette des tassements, par itération :

• les raideurs surfaciques sont modifiées localement

• Vers le déplacement cible donné par l’étude géotechnique-.69 10

-01

-.65 10-01

-.61 10-01

-.56 10-01

-.52 10-01

-.48 10-01

-.43 10-01

-.39 10-01

-.35 10-01

-.30 10-01

-.26 10-01

-.22 10-01

-.17 10-01

-.13 10-01

-.85 10-02

3

3

5

5

6

6

7

7

74

74

8

8

83

83

9

9

92

92

10

10

101

101

11

11

12

12

13

13

134

134

14

14

144

144

15

15

153

153

16

16

163

163

17

17

A A

B B

C C

D D

E E

TOUR PHARE

INDICE C

ISO-DéPLACEMENTS DU RADIER

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 0.50 CM/M

9 Fevrier 2011

PHAR1 Figure 934 - 1

X

Y

Z

-.69 10-01

-.65 10-01

-.61 10-01

-.56 10-01

-.52 10-01

-.48 10-01

-.43 10-01

-.39 10-01

-.35 10-01

-.30 10-01

-.26 10-01

-.22 10-01

-.17 10-01

-.13 10-01

-.85 10-02

3

3

5

5

6

6

7

7

74

74

8

8

83

83

9

9

92

92

10

10

101

101

11

11

12

12

13

13

134

134

14

14

144

144

15

15

153

153

16

16

163

163

17

17

A A

B B

C C

D D

E E

TOUR PHARE

INDICE C

ISO-DéPLACEMENTS DU RADIER

- SYSTEME HERCULE -

ECHELLE 0.50 CM/M

9 Fevrier 2011

PHAR1 Figure 934 - 1

X

Y

Z

Page 37: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier – ex n°1

37Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

• Pour un ouvrage courant :

• Possibilité d’augmenter fictivement la raideur en zone périphérique

et diminuer celle en zone centrale :

• 2,0 . K sur la périphérique de l’ouvrage

• 0,5 . K sur la zone centrale

Page 38: La pratique de l’ISS selon le point de vue de l’ingénieur ......• Avec ISS Ved = 3000 t (soit 20 % de plus) + torsion = 2,15 m Dans cet exemple, l’ISSa augmenté les efforts

Ouvrages sur radier – ex n°2

38Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Pour le calcul sismique, la principale difficulté est de reproduire le

comportement de la fondation. Si l’on assimile le radier à un

point central, on obtient :

• 2 raideurs en translation Hz : Kx et Ky

• 1 raideur en translation Vert : Kz

• 2 raideurs en basculement : Krx et Kry

• 1 raideur en torsion : Krz

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Ouvrages sur radier – ex n°2

39Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Pour l’introduction de ces raideurs, 2 solutions sont possibles :

• Mise en place des 6 raideurs sur des nœuds centraux reliés a chaque nœud

du radier :

Fibre moyenne du radier

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Ouvrages sur radier – ex n°2

40Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Cette méthode est très fastidieuse mais est la seule qui permet de

reproduire le comportement réel de la fondation.

Elle peut néanmoins être remplacée par des appuis surfaciques :

• kX = kx/S ou Krz/J

• kY = ky/S ou Krz/J

• Kz = kz/S ou 12.krx/(bh3) ou 12.kry/(hb3)

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Ouvrages sur radier – ex n°2

41Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

La principale difficulté est d’estimer si les raideurs surfaciques sont dirigées

principalement par la translation ou le basculement.

Il est généralement recommandé de calculer la raideur surfacique verticale

à partir des terme de basculement et non de la raideur verticale :

Kz = 12.krx/(bh3) ou 12.kry/(hb3)

Mais dans ce cas, il reste encore 2 raideurs en fonction de la direction du

basculement !

Comme on peut le voir, cette méthode, bien que plus simple pour le Bureau

d’Etude Structure, possède un grand nombre d’incertitude.

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Ouvrages sur radier – ex n°2

42Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

Pour la prise en compte des soulèvements et le calcul du ferraillage du

radier, il pourra être ensuite retenu la même méthode que pour les

fondations superficielles :

• Transformation des champs d’accélérations sous EX et EY dans la structure en champs

de forces (fi = mi x acci sur chaque nœud du modèle) ;

• Recalage du torseur global des champs de forces sur le tranchant et moment global

issus de l’analyse modale spectrale.

• Introduction d’appuis autorisant le décollement.

• Réalisation d‘un calcul non linéaire pour chaque combinaison ELU sismique.

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Conclusions

43Journée Technique du CFMS du 5 décembre 2017 – Interaction Sol-Structure

La prise en comte de l’ISS dans le calcul de la structure est un sujet sensible. Aussi bien en terme

d’influence sur le comportement global de l’ouvrage que sur les résultats obtenus.

Même si l’introduction de raideurs dans les calculs des bâtiments est plus répandu (surtout pour

les pieux), certains sujets restent peut traité par les Bureaux d’Etudes :

• Pris en compte des non linéarités, surtout dans le cas de calculs sismiques ;

• Vérification de la cohérence des tassements sous les radiers entre les modèles de

structures et le modèles géotechnique ;

• Gestion de l’amortissement du système de fondation et conséquence sur le coefficient de

comportement ;

• Incidence des valeurs sécuritaires retenues sur les caractéristiques des sols.