Deep foundations of a high-rise building : An in-situ testing and numerical study

Autor: Milane, Rosy
Přispěvatelé: Géomécanique, Matériaux et Structures (GEOMAS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, Université de Lyon, Ali Daouadji, Laurent Briançon, STAR, ABES
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Civil Engineering. Université de Lyon, 2021. English. ⟨NNT : 2021LYSEI028⟩
Popis: The construction of high-rise buildings in urbanized area can be subject to several constraints. When the loads transferred to the foundations become high a shallow foundation becomes insufficient. This is where piles are used to transfer the loads to deeper soil layers or to reduce the settlement. The design of the structure and the foundations starts by a good understanding of the behavior of the ground, the piles and the pile-soil interface subjected to high loads. In the framework of the project “Fondasilex”, this thesis proposes the study of the pile foundations in the tower “Silex2” built in Lyon, France. It is founded on 20 piles, 1.22 m in diameter and 15.5 m deep, which are bored into three layers of fluvial alluviums and anchored in the Miocene molasse. The soil in Lyon is poorly characterized in the literature, which is likely to lead to an oversizing of the foundations and consequently a high increase in construction costs. This thesis presents the geotechnical auscultation and numerical modeling performed within this project which aim to characterize the soil of Lyon and the pile-soil interaction, to predict the long-term behavior of the structure, the foundations and the soil and then to constitute a base of experience to help in the study of other towers planned on the Part-Dieu neighborhood. This work was accompanied by laboratory testing carried out on the alluvial and molasse samples extracted from the site. In the first part, an instrumentation of the foundations and the soil was set up to enable the real-time monitoring of their behavior. It consists of a fiberglass rod extensometer connected to 6 displacement sensors that measure the settlement of the soil at six different depths, concrete pressure cells and strain gages of two types (electrical resistance and vibrating wire) which measure respectively the stress on the head of the piles and the deformation at three positions. At the same time, the pile deformation was also measured using fiber optic sensors using the OFDR technique based on Rayleigh scattering. These measurements were analyzed in the light of the construction progress of the steel structure. In the second part, numerical models were carried out on FLAC3D, based on the finite difference method. A sensitivity analysis performed on an isolated pile model helped to understand the influence of each of the model parameters on the pile’s response. Models with two or more piles were also used to study the group effect that may occur. A perfectly plastic elastic law with a Mohr-Coulomb criterion and the Plastic-Hardening Model were found suitable to represent the behavior of the alluviums and molasse respectively. These laws have been calibrated and validated using the instrumentation and laboratory tests (triaxial, oedometer and shear box tests) carried out, due to the absence of a static pile load test.
La construction de tours de grande hauteur peut être sujet à plusieurs contraintes. Dans ce type de projets, on a en général recours à des fondations profondes pour transférer les charges à des couches de sol plus profondes ou pour réduire le tassement. Un bon dimensionnement de la structure et des fondations et par conséquent une optimisation des coûts exige alors une bonne compréhension du comportement du sol, des pieux ainsi que l’interface sol-pieu. Dans le cadre du projet « Fondasilex », cette thèse propose l’étude des fondations de la tour silex2 construite à Lyon. Elle est fondée sur 20 pieux de 1.22 m de diamètre et 15.5 m de long et qui traversent trois couches d’alluvions du Rhône pour s’ancrer dans une couche de molasse du Miocène. L’absence de caractérisation précise de ces sols peut entraîner un surdimensionnement et par conséquent une augmentation des coûts de construction. Cette thèse présente l’auscultation géotechnique et la modélisation numérique réalisées dans ce projet pour mieux comprendre le mécanisme de transfert des charges et améliorer leur dimensionnement. Elle permet ainsi de caractériser le sol lyonnais et l’interaction pieux-sol, de prédire le comportement à long terme des fondations et du sol et par la suite constituer une base de données pour les autres tours prévues sur le même site. Ce travail a été accompagné d’essais de laboratoire sur les échantillons de sol prélevés du site. En première partie, une instrumentation des fondations et du sol a été mise en place afin de suivre leur comportement pendant la construction de l’ouvrage et lors de sa mise en service. Elle est constituée d’un extensomètre multipoint qui mesure le tassement du sol à 6 profondeurs, de capteurs de pression totale et de déformation (électriques ou à corde vibrante) qui ont mesuré respectivement la contrainte sur la tête des pieux et la déformation sur toute leur longueur. Cette dernière a été en même temps mesurée à l’aide de fibres optiques par réflectométrie fréquentielle avec diffusion de Rayleigh. Les mesures effectuées ont été analysées à la lumière de l’avancement de la construction de la charpente métallique. En deuxième partie, des modèles numériques ont été réalisés sur FLAC3D, basés sur la méthode des différences finies. Une étude paramétrique sur un modèle de pieu isolé a permis d’analyser l’influence de chacun des paramètres du sol sur la réponse du pieu. Dans le but d’analyser l’effet de groupe qui pourra avoir lieu dans le projet, des modèles qui comportent deux pieux ou plus ont été établis. Une loi élastique parfaitement plastique avec un critère de Mohr-Coulomb et le Plastic-Hardening Model ont été jugés bien adéquats aux alluvions et à la molasse respectivement. Ces modèles ont été calibrés et validés à l’aide de l’instrumentation et des essais de laboratoire (triaxiaux, œdométriques et à la boîte de cisaillement) qui ont été réalisés, en raison de l’absence d’un essai de chargement statique.
Databáze: OpenAIRE
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