Contribution to the study of pile behavior submitted to monotonic and cyclic axial loads

Les fondations profondes sont largement utilisées et peuvent subir différent types de sollicitations axiales. Ces dernières peuvent avoir un caractère monotone ou cyclique. Le développement de méthodes de calcul pour prévoir le comportement des pieux sous ces deux types de chargements en termes de tassement et d’évolution de capacité portante, est d’une grande utilité pour l’ingénierie géotechnique. Le travail de cette thèse est une contribution à une meilleure prévision du comportement des pieux sous charges axiales monotones et cycliques. La thèse comporte deux parties principales. La première partie traite la problématique de la prévision du tassement d’un pieu sous charge axiale monotone. Un intérêt particulier est porté aux tassements car le dimensionnement d’un pieu requiert une estimation adéquate à la fois de la capacité portante et du déplacement en tête de pieu. La méthode utilisée dans cette partie est celle des courbes de transfert. L’étude commence tout d’abord par une analyse statistique du modèle habituellement utilisé pour le calcul de tassement nommé Frank et Zhao. Ensuite, deux nouveaux modèles de calcul de tassement sont proposés et analysés. Une analyse comparative entre les trois modèles de calcul de déplacement d’un pieu est réalisée dans cette étude. L’objectif de cette analyse est d’estimer la dispersion des modèles de calcul en comparant les tassements calculés aux tassements mesurés et répertoriés dans la base de données de l’IFSTTAR. La seconde partie s’intéresse à la problématique des chargements cycliques. En effet, plusieurs types de structures sont sollicités cycliquement et peuvent subir des désordres du fait de l’accumulation de déplacements en tête des fondations. L’objectif de cette partie de la thèse est de proposer un modèle permettant de rendre compte principalement de l’évolution de la capacité portante du pieu au cours des cycles, et aussi de proposer une estimation des déplacements. Le modèle développé se base sur la méthode des courbes de transfert, et est associé à deux procédures de dégradation du frottement axial limite. Il est tout d’abord présenté et ensuite appliqué à un exemple théorique. Afin de valider ce modèle, ses résultats sont comparés aux résultats d’essais de pieux en vraie grandeurDifferent types of loads can be applied to deep foundations which are widely used nowadays. Piles can be subjected to monotonic or cyclic loads. Thus, geotechnical engineering needs the development of calculation methods to predict the behavior of piles under these types of loads in terms of displacements and bearing capacity. The study presented in this thesis aims to ameliorate the prediction of the behavior of piles under axial monotonic and cyclic loads. This thesis is divided into two parts. The issue of the first part is the prediction of the settlement of a pile submitted to monotonic and axial load. This part focuses on the estimation of settlements because a correct design of a pile requires a correct estimation of bearing capacity as well as displacements. The approach used in this part is the load transfer method. The study starts by a statistical analysis of the t-z model of Frank and Zhao which is generally used for the calculation of pile settlements. Two new t-z models of settlement calculation are presented and analyzed later. Moreover, a comparative analysis between the three t-z models is presented in this study. The aim of this analysis is to estimate the dispersion of the models using the comparison between calculated settlements and measured settlements listed in IFSTTAR’s database. The second part of the thesis deals with the issue of cyclic loads. Indeed, different structures can be subjected to cyclic loads and disorders can be noted due to the accumulation of displacements at the top of the pile. The aim of this part is to propose a calculation model allowing essentially the estimation the evolution of bearing capacity during cycles. It permits also the estimation of displacements. The model developed in this part is based on load transfer approach, and is associated to two calculation methods of degradation of shaft friction. This model is firstly presented, and then it is applied to a theoretical case. In order to validate this model, its numerical results are compared to experimental results of full scale pile test