Effet de la charge axiale

Les pieux sont couramment utilisés pour transférer des forces verticales provenant principalement de la superstructure. Mais pour certaines structures, la fonction première du pieu est de transférer aussi les charges latérales au sol. Dans de nombreux endroits, en plus des forces verticales, les pieux transfèrent également les forces latérales dues au vent violent, aux tremblements de terre, à la rupture des talus et à la propagation latérale induite par la liquéfaction du sol.

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Selon la pratique actuelle, les pieux sont d'abord analysés indépendamment pour la charge verticale afin de déterminer leur capacité portante et leur tassement, puis pour la charge latérale afin de déterminer le comportement en flexion. Cette approche n'est valable que pour des petites charges latérales. Dans le cas d'applications côtières/offshore, les charges latérales sont significativement élevées de l'ordre de 10 à 20% des charges verticales et dans ce cas, l'étude des effets d'interaction dus aux charges verticales et latérales combinées est essentielle, ce qui nécessite une analyse systématique plus approfondie et rigoureuse.

Les figures 5.5a, 5.6a et 5.7a représentent la réponse de charge latérale-déplacement pour le système ISPS, et les figures 5.5b, 5.6b et 5.7b présentent la courbe du spectre de capacité en fonction du déplacement spectral, l'état limite et le comportement de point de performance final du système ISPS dans le sable lâche, moyen et dense sous l'influence de la charge axiale.

Ainsi, la réponse latérale dans les systèmes fixes est supérieure à la réponse latérale du système ISPS avec des niveaux de charge axiale est égale à 0,1 dans le sable lâche, mais dans un autre cas, la réponse du système fixe est inférieure à la réponse du système ISPS et la raideur initiale est la même dans tous les cas. En effet, lorsque l'augmentation du niveau de densité du sable (lâche, moyen et dense) a lieu il est aisé de constater que les plus fortes contraintes verticales du sol se développent dans le sable le long de la surface du pieu, conduisant ainsi à une résistance latérale plus élevées dans le sable.

Il est facile de constater d'après ces figures que dans un sable lâche, moyen et dense, la capacité latérale augmente dans le système ISPS de l'ordre de 12%-5,3%. Lorsque le niveau de charge axiale augmente, il est clair que les capacités latérales du système ISPS dans les sables s'améliorent en général sous la présence de charges axiales. Cela pourrait

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être attribué aux sections de pieux et de poteaux dans le système ISPS soumises à un niveau de force axiale plus élevé avec une grande rigidité de la section transversale. Les figures 5.5b, 5.6b et 5.7bmontrent qu’en augmentant la charge axiale, l'accélération spectrale diminue car la masse et la période du système ISPS augmentent dans tous les cas.

Le point de performance (PP) pour le tremblement de terre de NORTHRIDGE est situé entre les limites LS-CP pour la charge axiale du niveau 0.1, pour les niveaux 0.2 et 0.3 il est situé dans le domaine IO-LS. Pour le tremblement de terre NORCIA ITALY, le point de performance (PP) est situé avant la limite IO, et enfin pour le tremblement de terre NEWHALL, il est situé entre les limites LS-CP.

Les figures 5.5c, 5.6c et 5.7c montrent les formations des rotules plastiques, qui sont affectées par le type de sable et la variation de la charge axiale. Pour les cas de sable lâche, la rotule plastique est formée dans la base de poteau et n'est pas affectée par l’augmentation d’une charge axiale. Parce que le sable lâche donne plus de déviation dans le pieu et cette déviation ne sont pris en charge pour les poteaux.

Dans le cas du sable moyen et dense, la rotule plastique apparaît dans la base de poteau pour une charge axiale égale à 0, 0,1, et formée à 1 m sous la tête du pieu pour une charge axiale égale à 0,2, 0,3. Parce que le niveau de charge axiale donne une plus grande rigidité de section transversale pour le poteau.

A partir des coefficients de comportement présentés sur la figure 5.8c, on peut observer que les coefficients de comportement diminuent lorsque le niveau de charge axiale augmente dans le système ISPS pour tous les types de sable.

La figure 5.8b montre le facteur de ductilité, on peut voir que pour le sable lâche et moyen, la ductilité augmente pour différents niveaux de charge axiale dans le système ISPS. Et

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pour le sable dense, la ductilité est diminuée dans le système ISPS lorsque la charge axiale augmente.

Les facteurs de sur-résistance sont représentés sur la figure 5.8a, on peut observer que les facteurs de sur-résistance du système ISPS ne sont pas affectés par l'augmentation du niveau de charge axiale en modifiant le type de sable.

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Figure5.5 a) Comportement charge latérale-déplacement pour le système ISPS, b) courbe de performance pour le système ISPS, c) formation de la rotule plastique, dans le sable

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Figure 5.6 a) Comportement charge latérale-déplacement pour le système ISPS, b) courbe de performance pour le système ISPS, c) formation de la rotule plastique, dans le sable

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Figure 5.7 a) Comportement charge latérale-déplacement pour le système ISPS, b) courbe de performance pour le système ISPS, c) formation de la rotule plastique, dans le sable

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Figure 5.8 a) Facteur de sur-résistance, b) ductilité et c) les coefficients de comportement pour le système ISPS sous l'influence de la charge axiale

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