Article de référence | Réf : C258 v1
Auteur(s) : Emmanuel BOURGEOIS, Sébastien BURLON, Fahd CUIRA
Date de publication : 10 juil. 2018
Relu et validé le 20 juil. 2020
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L’un des avantages des modèles numériques réside dans leur capacité à rendre compte des mécanismes d’interaction sol-structure et d’interaction structure-sol-structure.
Théoriquement, ces mécanismes peuvent être abordés de façon directe en construisant un modèle numérique d’ensemble intégrant explicitement la structure et le sol qui la supporte, comme l’illustre l’exemple de la figure 9.
Dans la pratique, en dehors des projets de grande envergure (installations industrielles sensibles, bâtiments exceptionnels, etc.), le modèle numérique « géotechnique » se limite à représenter des ouvrages dits « géotechniques » :
fondations superficielles ou profondes ;
parois de soutènement ;
structure d’un tunnel etc.
La superstructure fait alors l’objet d’un modèle numérique dédié dont l’interaction avec le modèle géotechnique est usuellement gérée moyennant un jeu d’actions et de réactions.
L’intégration des éléments de structure dans le modèle géotechnique pose la question de la façon par laquelle ces éléments peuvent être modélisés.
Il existe en pratique deux possibilités :
option 1 : utilisation d’un maillage « volumique », l’emprise géométrique de l’élément de structure est explicitement représentée et celui-ci est modélisé comme un milieu continu tridimensionnel, caractérisé à l’aide de propriétés mécaniques telles que :
le module d’Young,
le coefficient de Poisson,
le critère de plasticité, etc. ;
option 2 : utilisation d’un maillage « surfacique » ou « linéique » par recours à des éléments de poutre et de plaques, qui relèvent d’une modélisation mécanique spécifique, et dont le comportement est caractérisé à l’aide de paramètres semi-locaux :
rigidité axiale,
produit d’inertie,
coefficient de Poisson,
diagramme...
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(1) - PANET (M.) - Le calcul des tunnels par la méthode convergence-confinement, - Presse de l’École Nationale des Ponts et Chaussées (1995).
(2) - MESTAT (P.) - Lois de comportement des géomatériaux et modélisation par la méthode des éléments finis, - Études et recherches des laboratoires des ponts et chaussées, série géotechnique, GT52, 193 pages (1993).
(3) - BURLON (S.) - Modélisation numérique des mouvements du sol induits par des excavations et des injections de compensation, - thèse de l’université Lille 1 (2007).
(4) - GOURVENEC (S.M.), POWRIE (W.) - Three-dimensional finite-element analysis of diaphragm wall installation, - Géotechnique, 49 (6), pp. 801-823 (1999).
(5) - LEMAÎTRE (J.), CHABOCHE (J.L.) - Mécanique des Matériaux Solides, - Dunod (2009).
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