Physical characteristics of dynamic vertical-horizontal-rocking response of surface foundations on cohesionless soils

摘要

La présente communication décrit un programme fondamental de recherche expérimentale sur le comportement dynamique des fondations de surface sur le sable, dans un mouvement planaire général, ainsi que l'emploi d'une modélisation centrifuge dans des études d'interaction sol /structure. On y trouve également la description d'une étude expérimentale de grande envergure pour l'exploration du problème de l'interaction dynamique sol /structure, dans le régime à faible amplitude, effectuée dans le double but de l'extension des formules conventionnelles des programmes d'essai dynamiques et de la réalisation d'une base de données physique, présentant un nombre suffisant de variations paramétriques des principaux aspects. Par le biais d'une comparaison entre les données produites et des données découlant d'essais séquentiels de charges verticales centriques et horizontales, on justifie un nouveau concept d'essai en mode hybride, à travers des excitations excentriques, sur le plan des propriétés économiques et efficaces dont il fait preuve pour la saisie des caractéristiques force /réaction du système. Sont résumés ensuite de multiples relevés force /réaction sur des maquettes des fondations soumises à des excitations verticales, horizontales et basculantes aléatoires, synthétisés dans le domaine de la fréquence en ce qui concerne des connaissances qualitatives et quantitatives directes. A titre d'illustration de la pertinence technique de la base de données expérimentale, une évaluation critique de la solution répandue de fondations dynamiques demi-espace homogènes, portant sur des sols sans cohésion, est également fournie.%A fundamental experimental research programme on the dynamic behaviour of surface foundations on sand in general planar motion and the use of centrifuge modelling in soil-structure interaction studies is presented. Pursued with the dual purpose of extending the conventional formulation of dynamic test programmes as well as generating a physical database with sufficient parametric variations of the key aspects, an extensive experimental study to explore the dynamic soil-structure interaction problem in the small-amplitude regime is described. Through a comparison of the generated data with those from sequential vertical-centric and horizontal load tests, a novel hybrid-mode test concept by way of eccentric excitations is substantiated in terms of its economy and efficiency in capturing the force-response characteristics of the system. Synthesised in the frequency domain for direct qualitative and quantitative insights, multiple forced-response records of the foundation models on sand subjected to random vertical, horizontal and rocking excitations are summarised. As an illustration of the engineering relevance of the experimental database, a critical evaluation of the commonly used homogeneous half-space dynamic foundation solution pertaining to cohesionless soils is also provided.