Stage de Fin d'Études

La norme française NF EN 1998-5 propose une approche simplifiée pour le dimensionnement au séisme des écrans de soutènement, basée sur la formule de calcul de poussée/butée statique, mais en appliquant des coefficients de poussée/butée qui tiennent compte à la fois des actions statiques et dynamiques. L'approche de calcul de ces coefficients selon la NF EN 1998-5 est basée sur la méthode de Mononobé-Okabé, mais d'autres méthodes de calcul proposées dans la littérature (Lancellota, calcul à la rupture, Caquot-Kérisel) peuvent également être employées. Les logiciels de calcul géotechnique analytique proposent à ce jour le calcul de la poussée/butée dynamique en imposant un coefficient sismique horizontal (kh) uniforme sur la hauteur de l'ouvrage. Cela implique le fait de retenir un coefficient kh non adapté, souvent surestimé, et conduit à concevoir des ouvrages surdimensionnés et économiquement non-avantageux. D'un autre côté, les modélisations à l'aide des logiciels aux éléments finis, bien qu'elles permettent l'obtention de résultats satisfaisants, peuvent s'avérer chronophages en termes de temps de calcul. La question se pose donc quant à l'avantage de privilégier l'analyse dynamique avec un modèle aux éléments finis pour obtenir des résultats plus proches de la réalité. GEOS, société fondée en 1989 et filiale du groupe d'ingénierie INGEROP, est spécialisée en géotechnique, géologie et hydrogéologie appliquées aux ouvrages géotechniques et aux travaux de génie civil et de bâtiment, mais aussi aux risques naturels. GEOS souhaite aujourd'hui développer sa maîtrise du comportement dynamique des écrans de soutènement et optimiser ses méthodes de calcul applicables aux projets phares qu'elle assure (quais maritimes, parois moulées d'ouvrages nucléaires, etc.) en zone sismique. C'est dans ce cadre que le stage que propose GEOS se décompose en cinq phases : - Faire une revue des différentes méthodes de calcul analytique de la poussée/butée du sol se trouvant dans la littérature (recherche bibliographique) ; - Effectuer tout d'abord un calcul analytique de stabilité d'un écran de soutènement dans un sol multicouche, où les horizons présentent un contraste de rigidité significatif et impliquent une amplification du signal sismique (et donc une variation du coefficient kh sur la hauteur de l'écran) en employant les méthodes de calcul identifiées. Une réflexion sera à faire pour retenir un coefficient kh compatible avec les conditions du terrain (profondeur, rigidité du sol) ; - Effectuer ensuite un calcul dynamique aux éléments finis à l'aide du logiciel Z-SOIL, en conservant les mêmes hypothèses d'écran, de sol et de nappe ; - Comparer les résultats obtenus par les deux approches de calcul, et en tirer des conclusions quant à la précision et le niveau de sécurité offert par les méthodes de calcul analytiques ; - En fonction de l'avancement du stage R&D, une étude de sensibilité pourra être conduite, pour évaluer l'impact de la variation de certains paramètres (rigidité du sol, géométrie de l'écran) sur la précision des méthodes de calcul de poussée/butée dynamique. Le déroulement de ton stage sera suivi par la rédaction d'un rapport de stage, une présentation à l'équipe et un article scientifique. Ton stage te donnera l'occasion de mettre en oeuvre une approche de l'ingénierie rigoureux principalement axée sur la simulation numérique de phénomènes complexe. Tu seras formé aux outils et aux connaissances nécessaires pour ton stage, et notamment à la modélisation en lois de comportement avancées des sols/roches et à l'interaction sol-structure. Tu seras placé sous la responsabilité d'un géotechnicien expérimenté et d'un ingénieur spécialisé en simulation numérique.