Nonlinear seismic soil-pile interaction analysis for bridges founded in Quebec soil

Résumé

Cette thèse de doctorat traite du comportement non linéaire de l’interaction dynamique sol-structure des fondations profondes. L’étude considère en particulier les sols québécois. L’interaction sol-structure (ISS) joue un rôle crucial dans l’analyse et la conception de structures importantes ou essentielles. On peut citer les gratte-ciels, les réacteurs nucléaires ou les ponts routiers, autoroutiers et ferroviaires. En particulier, les fondations profondes sont souvent utilisées pour supporter la superstructure de ponts. Historiquement, l’analyse de l’interaction entre les pieux/caissons et le sol dans lequel ils sont fondés était basée sur la théorie de la poutre de Winkler à travers les courbes p-y généralisées. Les modèles de comportement des ressorts de Winkler utilisés étaient originalement déduits à partir d’essais statiques ou cycliques quasi-statiques. Cependant, les enseignements post-séismes sur les structures incluant les pieux/caissons ayant subi des dommages ont révélé que l’ISS introduit une courbe p-y différente de la courbe statique utilisée dans la pratique pour la conception des pieux/caissons. L’objectif principal de la présente recherche est de contribuer à la compréhension de cette différence en menant une étude compréhensive et des analyses sismiques non linéaires poussées sur le comportement de l’interaction sol-pieu pour les sols québécois. Des investigations numériques extensives ont été menées dans le cadre de la présente étude. Un total de 600 modèles paramétriques ont été considérés afin d’évaluer cette différence. Les résultats de ces investigations ont permis de ressortir les paramètres majeurs qui impactent le plus le comportement sismique de l’interaction sol-pieu/caisson. On peut citer la longueur du pieu/caisson, la masse de la structure, et l’intensité de l’enregistrement sismique. L’interaction sismique sol-pieu/caisson est normalement analysée en réalisant une analyse dynamique pas-à-pas sur des modèles de continuum sol-structure. Ceci peut s’avérer long et fastidieux. Une nouvelle méthode est proposée dans le cadre de cette recherche permettant de calibrer les courbes p-y statiques pour les rendre capables de simuler le comportement dynamique de l’interaction sol-pieu/caisson. Les résultats obtenus indiquent une concordance raisonnable entre l’analyse dynamique rigoureuse pas-à pas et l’analyse pseudostatique approximative équivalente. L’utilisation des courbes p-y existantes calibrées pour simuler l’interaction dynamique sol-pieu/caisson permettra d’obtenir une estimation de la demande sismique sur les ponts plus précise et s’approchant plus de la réalité. Par ailleurs, elle permettra de réduire le temps de simulations numériques en bénéficiant des outils informatiques et des logiciels existants qui ont été développés durant les dernières années en se basant sur les courbes p-y statiques. Des essais in-situ sur des différents sols représentatifs du Québec sont recommandés afin de valider et normaliser les résultats obtenus dans le cadre de cette étude pour les rendre utilisables en pratique.

Date	15 déc. 2015
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Omar Chaallal (Directeur(-trice))