Introduction à l’EUROCODE 8 partie V - media.lcpc.frmedia.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2009_jtg/j1-04-criado-david-cete-med-ec8... · • systèmes de fondation – Fondations superficielles

David CRIADO – Laboratoire Aix-en-Provence

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Introduction à l’EUROCODE 8 partie VCastagniers – 29, 30 sept. et 1er oct.2009

LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES

GÉOTECHNIQUE

Introduction à l’Eurocode 8 partie V


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GÉOTECHNIQUE

Composition Eurocode 8 partie V

• choix du site et des sols de fondation• reconnaissance et études géotechniques• systèmes de fondation

– Fondations superficielles– Fondations profondes

• interaction sol-structure• ouvrages de soutènement des terres


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GÉOTECHNIQUE

Rappel Eurocode 8 partie 1 (§3.2.)

• accélération maximale de référence au niveau du sol de type rocheuxagr (donnée par arrêtés en fonction du zonage et type de construction : bâtiment, ouvrage d’art, etc…), varie entre 0,7 et 1,6 m/s² en métropole, 3 m/s² dans les Antilles;

• coefficient d’importance γI en fonction de l’ouvrage (arrêtés), varie entre 0,8 et 1,4 ;

• coefficient de site : S en fonction de la classe de sol (A, B, C , D, S1 ou S2) définie par Vs,30 , et zone de sismicité, varie entre 1 et 1,8,

• α = agr x γI /g • d’où α S varie entre 0,057 et 0,6.


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GÉOTECHNIQUE

Rappel Eurocode 8 partie 1 (§3.2.)

Sols liquéfiables, argiles sensiblesS2

10-20-< 100Couche contenant strates > 10 m argiles molles/vases (IP>40) et w élevée

S1

Sol C ou D (épaisseur 5 à 20 m) sur rocherE

<70<15<180Dépôts de sol sans cohésion de densitéfaible ou sols cohérents mous

D

70-25015-50180-360Dépôts profonds, sables densité moyenne, argile moyennement raide

C

>250>50360-800Dépôts sables, graviers, argiles surconsolidées (￪ carac. profondeur)

B

> 800Rocher (couche superficielle <5m)A

Cu(kPa)

NSPT(coups/ 30cm)

Vs,30(m/s)

DescriptionClasse de sol


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GÉOTECHNIQUE

Choix du site et des sols de fondationProximité de failles

actives (§ 4.1.1)

http://geoinfo.usc.edu/gees




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GÉOTECHNIQUE

Choix du site et des sols de fondationStabilité des

pentes(§ 4.1.2)

http://geoinfo.usc.edu/geesKarl V. Steinbrugge Collection, Earthquake Engineering Research Center



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GÉOTECHNIQUE

Choix du site de fondation – stabilité des pentes

• méthodes d’analyse aux éléments finis, bloc rigide, pseudo-statiques;

• coefficients d’inertie pour les méthodes d’analyse pseudo-statiques àutiliser si topo et stratigraphie régulières (E.L.U), avec W = poids de la masse en mouvement : FH = 0,5 α S W, FV = ± 0,5 FH (avg/ag < 0,6 soit zone 1 à 4) ou FV = ± 0,5 FH (avg/ag > 0,6 soit zone 5) ;

• déplacements permanents à l’E.L.S. : méthode de bloc rigide;

• pas de méthodes pseudo-statiques si possibilité ￪ pressions interstitielles (sables lâches) ou dégradation rigidité (argiles molles) ;

• coefficient topographique 1,2 à 1,4 <= ST


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GÉOTECHNIQUE

Choix du site et des sols de fondationLiquéfaction (§4.1.3) : « diminution de la résistance et/ou raideur due à l’augmentation de la pression interstitielle […] susceptible de produire des déformations permanentes significatives »

Karl V. Steinbrugge Collection, Earthquake Engineering Research Center


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GÉOTECHNIQUE

Choix du site et des sols de fondation

• Liquéfaction (§4.1.3) :

– Si sols potentiellement liquéfiables (ex: sables lâches sous nappe à faible profondeur), reconnaissances minimales exigées (SPT, ou CPT),

– Plus de critères granulométriques comme dans les règles AFPS 90,

– Le phénomène peut être négligé pour certains sols (ex : sables avec plus de 20 % de teneur en argile lP>10 et zone peu sismique : αS<0,15)


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GÉOTECHNIQUE

Choix du site et des sols de fondation• Liquéfaction (§4.1.3) :

•Abaque empirique (annexe B normative) de corrélations expérimentales entre mesures SPT in-situ et contraintes de cisaillement cyclique ayant causées la rupture (τR),•Possibilité d’utiliser corrélations avec CPT et Vitesse des ondes de cisaillement Vs (non fournies),•Expression de la contrainte de cisaillement sismique (Seed & Idriss) : τe= 0,65 α S σv0

• τR / τe 1,25•coefficient de magnitude fournis (CM) annexe B.

≥


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GÉOTECHNIQUE

Sols liquéfiables – dispositions constructives

•amélioration des sols (ex : compactage dynamique, drainage pour réduire l’excès de pression interstitielle en cours de séismes, substitution),•report des charges sur des couches non sensibles au phénomène de liquéfaction



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GÉOTECHNIQUE

Tassements excessifsDensification des sols sous actions cycliques (§4.1.4) :•attention attirée sur la sensibilité de certains sols (sables lâches, argiles molles) à développer une densification importante sous séismes pouvant entraîner des tassements excessifs.



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GÉOTECHNIQUE

Reconnaissance et études géotechniques

• critères de l’Eurocode 7 mais CPT (ou CPTu) imposés,• reconnaissances spécifiques :

– détermination du type de sol pour le calcul du mouvement sismique de calcul (profil Vs le plus pertinent, par corrélations),

– structures importantes, forte sismicité (classe D, S1, et S2), profil Vs par géophysique de forage,

– propriétés dynamiques des sols (G=ρVs²) en fonction du niveau de déformation (sauf pour S1 ou S2).

0,80 (±0,10)0,50 (±0,20)0,36 (±0,20)

0,90 (±0,07)0,70 (±0,15)0,60 (±0,15)

0,030,060,1

0,10,20,3

G/GmaxVs/VsmaxAmortissement interneαS


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GÉOTECHNIQUE

Fondations superficielles

E.L.U. de rupture par glissement :Vsd < FRd + Epd

2,1δtan

N=γδtan

N=F EdM

EdRd

Epd (butée frontale) prise en compte sous certaines conditions (et avec 30 % maximum butée

mobilisable)

FRd

Epd

Vsd

NEd

Flat


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GÉOTECHNIQUE

Fondations superficielles• E.L.U. de rupture par poinçonnement du sol de fondation :

– prise en compte de l’inclinaison, et de l’excentricité des charges ainsi que des efforts inertiels dans le sol,

– prise en compte des mécanismes possibles de dégradation de la résistance et de la raideur des sols.

• Dispositions constructives de liaison horizontale entre fondations (longrines, dallages, radiers)


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GÉOTECHNIQUE

Fondations superficiellesE.L.U. de rupture par poinçonnement du sol de fondation

(annexe F informative)

NEd

VEdMEd

0≤1 ]N)Fm1[()N(

)Mγ()Ff1(+

]N)Fm1[()N()Vβ()Fe1( _

d_'k'k_c

CC_

b_'k'k_a

CC_ M'MTT


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GÉOTECHNIQUE

Fondations profondes1. Forces d’inerties en provenance de la superstructure (§ 5.4.2.)

Kobe geotehnical Collection, Earthquake Engineering Research CenterKobe geotehnical Collection, Earthquake Engineering Research Center

Kobe geotehnical Collection, Earthquake Engineering Research Center

résistance couches liquéfiables négligées


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GÉOTECHNIQUE

Fondations profondes2. Forces cinématiques résultant de la déformation du sol due au

passage des ondes sismiques (§ 5.4.2), calculées pour classe D, S1 ou S2 avec couches présentant un contraste de rigidité, αS > 0,1g et structure d’importance III ou IV


Kobe geotehnical Collection, Earthquake Engineering Research Center


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GÉOTECHNIQUE

Fondations profondes

Dispositions constructives :

•Pieux inclinés pour la reprise d’efforts horizontaux non recommandés, à défaut vérification en flexion (§ 5.4.2)

Charge supportée en flexion par le pieu après séisme (plus

effet de voûte)

Position du sol après tassement dû au séisme


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GÉOTECHNIQUE

Interaction sol-structure•les effets de l’interaction sol-structure doivent être évalués :

–sur les pieux (cf fondation profondes),–sur les piles de pont,–structures supportées par des sols mous (Vs,max < 100 m/s).

•l’annexe D (informative) donne des indications sur les effets de l’interaction sol-structure : différence de comportement d’une structure fondée sur terrain déformable (appuis flexibles) et sur terrain rigide (base fixe),•l’annexe C donne des expressions de rigidité statique en tête de pieu


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terresMéthodes pseudo-statiques :•coin de sol derrière la structure en état limite actif (déplacement nécessitant une structure flexible), et éventuellement masse de sol en équilibre limite passif devant l’ouvrage,•actions sismiques représentées par un ensemble de forces statiques horizontales et verticales égales au produit des forces de gravité par un coefficient sismique.


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terresMéthodes pseudo-statiques :

Surface

de rupture

β

ψ

(1±kv)γ*

khγ*

(1±kv)γ

khγ

Ed

δH


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terresExpression des coefficients sismiques (H <=10 m)

PS 92AFPS 90EC8-partie 5

casautresdanskkaasikk

rSk

hv

gvghv

h

33,0

6,0/5,0

±=

>±=

= α

hv

Nh

Nh

σ4,0=σg

aτ3,1=σà

ga

τ4,0=σ

hv

Nh

Nh

σ5,0=σg

aτ=σà

ga

τ5,0=σ


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terresExpression des coefficients sismiques (H <=10 m)

2

1

PS 92*

2

0,77

1

2

1,5

1

Murs poids libre pouvant accepter un déplacement dr < 300 α (mm)

Murs poids dr < 200 α (mm)

Murs B.A. soumis à la flexionMurs ancrés ou contreventésMurs en BA fondés sur pieuxMurs d’infrastructures encastrés et culées de pont

AFPS90*r (EC8-5)Type d’ouvrage

* Équivalent car la formulation est différente et la dépendance au catégorie de sol également

r = accélération provoquant dépl. max / accélération correspondant EL


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terresDéplacements rémanents du mur glissant sur sa base en fonction du rapport de

l'accélération au sol sur l'accélération critique (Richards & Elms, 1979)

1

10

100

1000

10000

0 1 2 3 4 5

amax / acrit_gliss

d /(a

max

/g) m

m

Bonnes caractéristiques

Caractéristiques moyennes

Caractéristiques médiocres


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GÉOTECHNIQUE

Ouvrages de soutènement des terres

Annexe E (normative) : formulation de la poussée des terres sous séismes, Mononobe-Okabe

wdwsvd EE)KH²k(1*γ21E ++±=

Ews : poussée statique de l’eauEwd : poussée hydrodynamiqueγ* : poids volumique du solK : coefficient de poussée des terres (statique+dynamique)

H

²KH)k±1(*γ21

v

Ews

Ewd

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