Bases de l’interaction sol-structure sous séisme - Effets cinématiques et stabilité sismique

Aspect essentiel dans la compréhension du comportement des ouvrages sous sollicitation sismique, l’interaction cinématique est une des composantes de l’Interaction sol-structure (ISS).

Faisant appel à des notions à la croisée de plusieurs disciplines telles que la géotechnique, la sismologie de l’ingénieur, la dynamique des sols et des structures, la pratique de l’interaction sol-structure (ISS) est devenue une véritable spécialité.

Par ailleurs, sous l’impulsion des textes du référentiel « Eurocode » et, en particulier des Eurocodes 7 et 8 (normes EN 1997 et 1998), s’est enclenchée une révision complète des documents en lien avec le sol et les fondations des ouvrages. En particulier, la dernière génération des codes de dimensionnement des ouvrages en zone sismique, comme l’Eurocode 8, encourage la pratique de l’interaction sol-structure en condition statique et dynamique dans le dimensionnement des ouvrages.

Ainsi, l’approche proposée dans cet article, relatif aux effets cinématiques, est de rassembler, avec celui publié sous la référence [C251] pour les effets inertiels, les bases de l’ISS afin de donner à l’ingénieur les étapes essentielles, ainsi que les niveaux successifs de détail qu’il peut porter à son analyse tout en identifiant les paramètres sur lesquels il peut agir lors du dimensionnement.

Pour compléter ces aspects d’interaction sol-ouvrage, se décrivant grâce à la mécanique des milieux élastiques et/ou visco-élastiques, il a été jugé pertinent d’explorer la frontière de la stabilité des ouvrages sous sollicitation dynamique, comme les effets de renversement et de glissement au niveau de l’interface sol-structure.

Ce qui permet de conclure l’article par l’approche du calcul des ouvrages de soutènement sous séisme, notamment par une approche de calcul à la rupture.

Les principes de la propagation des ondes dans les milieux terrestres sont rappelés pour permettre la présentation des évaluations des périodes propres des sols à usage de l’ingénierie des ouvrages de surface. À cette fin, des méthodes de calcul des profils de déplacement horizontal du sol sont passées en revue pour différents cas de sols stratifiés horizontalement. Ces déplacements permettent d’évaluer les efforts se développant dans les fondations profondes.

En complément des approches réglementaires concernant la stabilité des fondations superficielles au glissement et au renversement, un développement est proposé concernant les effets spécifiques, pouvant être « bénéfiques », sur le dimensionnement du décollement d’une semelle, ainsi que sur ses déplacements irréversibles.

L’article est complété par la stabilité des ouvrages de soutènement sous séisme avec une exploration de la méthode à la rupture dite de « Monobé-Okabé » usuellement utilisée pour les sols frottants. Toutefois, l’extension de l’usage de cette méthode aux sols cohérents est proposée, ainsi qu’un développement pour des surfaces de rupture non-planes dans un sol bi-couche.

Enfin, une discussion sur les déplacements irréversibles pour ce type d’ouvrage conclut cet article.