Ground reinforcement : analysis by superposition of continua and numerical treatment
Ouvrages renforcés : approche par superposition de milieux continus et traitement numérique
Résumé
The analysis by numerical methods of the behavior of the reinforced works by means of inclusions is difficult and expensive when the reinforcements are discretized. An alternative approach consists in replacing the reinforced solid mass by a equivalent materiel made up by the superposition of several continuous media. Unlike « traditonal » theories of homogenisation, this method makes it possible to take into account different kinematics for the various continuous media, and thus to account for the relative slip between the ground and the inclusions. Moreover it is simpler and more rapid to be implemented.
The implementation of this model in the FEM software CESAR-LCPC have been undertaken. The current version of the code allows the elastoplastic analysis of two and three-dimensional problems, within the case where only traction and compression forces in inclusions are taken into account, and kinematic of each constitutive materials is supposed to be identical. The results obtained for the study of two reinforced works (analyzes three-dimensional compressing of a square foundation resting on piles, study of the convergence of a bolted tunnel) are presented in this paper, showing the relevancy and the efficiency of the method.
L’analyse par des méthodes numériques du comportement des ouvrages renforcés par inclusions est difficile et coûteuse lorsque l’on veut modéliser explicitement les renforcements. Une approche alternative consiste à remplacer le massif renforcé par un matériau équivalent constitué par la superposition de plusieurs milieux continus. Contrairement aux théories d’homogénéisation « classiques », cette méthode permet la prise en compte de cinématiques différentes pour chacun des milieux qui constituent le matériau équivalent, et donc de représenter le glissement relatif du sol et des inclusions de renforcement. Elle est en outre plus simple et plus rapide à mettre en œuvre.
L’intrégration de ce modèle dans le progiciel CESAR-LCPC a été entreprise. La version actuelle du code permet le calcul élastoplastique d’ouvrages bidimensionnels et tridimensionnels, dans le cas où seuls les efforts de traction-compression dans les inclusions sont pris en compte, et où la cinématique de chaque matériau constituant est supposée identique. On présente ici les résultats obtenus pour l’étude de deux ouvrages renforcés (analyse tridimensionnelle du tassement d’une fondation carrée reposant sur des pieux, étude de la convergence d’un tunnel boulonné), mettant en évidence la pertinence et l’efficacité de la méthode.