Analyse dynamique d’un quai portuaire

Abstract

Among the effects induced by a major submarine earthquake are tsunamis, which affect not only coastal infrastructure but also the seabed in the vicinity of ports. This thesis investigates the effect of tsunami action on the foundation soil of such structures, a hazard often overlooked in seismic risk analysis. Its core problem is to characterize the dynamic response of the seabed soil in port areas under the effect of tsunami waves, in terms of amplitude and frequency. To address this, a laboratory testing campaign was conducted on marine sand samples collected near the new quay (Berth 24) of the Port of Béjaïa, located in northeastern Algeria. Specimens were prepared at two relative densities (Id = 0.25 and 0.50) under undrained conditions and subjected to dynamic characterization tests. Using a dynamic triaxial apparatus capable of experimentally generating the effects of tsunami-type wave loading at different frequencies and amplitudes, the tests were performed. The results show that the damping (D) of the tested sand varies significantly with soil density and loading frequency, and the secant shear modulus (Gs) of the sand is strongly influenced by frequency for the lower density sand (Id = 0.25), whereas the sand with higher density (Id = 0.50) exhibits low sensitivity to frequency variations. Moreover, the effect of soil density on the dynamic behavior of the tested sand is more pronounced at low frequency but becomes negligible at high frequency. These results highlight the importance of soil density and loading conditions in the dynamic response of marine soils subjected to cyclic loading, such as that induced by a tsunami. In conclusion, this research underscores the necessity of integrating the cyclic loading induced by tsunamis into the evaluation of the dynamic behavior of port soils. -------------------------------------------------------- م ن البيئات في البحر لقاع لمكونة ا للتربة الديناميكية االستجابة على تسونامي أمواج تأثير توصيف إلى الدراسة هذه تهدف . المينائية المناطق من بالقرب البح ر الجديد الرصيف ) من لقرب با المأخوذة البحرية الرمال من عينات على المعملية االختبارات من سلسلة إجراء تم . المعملية التجارب خالل من المينائي ة تحت Id( = )0.50 و Id( = )0.25 نسبيتين بكثافتين العينات تحضير تم . للجزائر الشرقي الشمالي الساحل على الواقع بجاية، ميناء في 24( الرصيف ( لمحاكاة مصمم يكي الدينام المحاور ثالثي جهاز باستخدام االختبارات إجراء تم . ديناميكي توصيف الختبارات إخضاعها وتم مستنزفة، غير ظرو ف . والسعة التردد من كل تغيير خالل من معملية، ظروف تحت تسونامي ألمواج الدوري التحميل تأثيرا ت )Gs( القاطع القص معامل ثر يتأ . التحميل وتردد التربة كثافة على اعتمادًا كبيرً ا اختالف ً ا تختلف المختبر للرمل )D( التخميد نسبة أن النتائج أظهر ت ذلك، على عالوة . لتغيرات ا لهذه أقل حساسية Id( = )0.50 الكثافة عالي الرمل يظهر بينما ، Id( = )0.25 الكثافة منخفض للرمل التحميل بتردد بشد ة التردد عند ضئيال ً صبح ي أن إلى يميل ولكن المنخفض، التردد عند وضوحً ا أكثر يكون المختبر للرمل الديناميكي السلوك على التربة كثافة تأثير فإ ن الناتجة تلك مثل دورية، إلجهادات ضها تعر عند البحرية للتربة الديناميكية االستجابة على التحميل وظروف التربة لكثافة الحاسم التأثير على النتائج هذه تؤكد . العال ي . تسونامي ع --------------------------------------------------------------- Parmi les effets induits par un séisme sous-marin majeur figurent les tsunamis, qui affectent non seulement les infrastructures côtières mais également les fonds marins à proximité des ports. Cette thèse étudie l'effet de l’action d'un tsunami sur le sol de fondation de ce type d’ouvrage, un aléa souvent négligé dans l'analyse des risques sismiques. Sa problématique est de caractériser la réponse dynamique du sol de fond marin en zone portuaire sous l’effet des vagues de tsunami, en termes d’amplitude et de fréquence. Pour y répondre, une compagne d’essai en laboratoire a été menée sur des échantillons de sable marin prélevés à proximité du nouveau quai (poste 24) du port de Béjaïa, situé dans le nord est de l’Algérie. Les éprouvettes, préparées à deux densités relatives (Id = 0.25 et 0.50), ont été soumises à des essais triaxiaux dynamiques en condition non drainées. En utilisant un appareil triaxial dynamique permettant de générer expérimentalement les effets d'une charge de type vague de tsunami sous différentes fréquences et amplitudes. Les résultats montrent que l’amortissement (D) du sable testé varie significativement avec la densité du sol et la fréquence de chargement, et le module de cisaillement sécant du sable (Gs) est fortement influencé par la fréquence pour le sable de densité (Id = 0.25), alors que le sable ayant une densité (Id = 0.50) présente une faible sensibilité aux variations de fréquence. Ainsi que l'effet de la densité du sol sur le comportement dynamique du sable testé est plus marqué à basse fréquence et s’atténue à haute fréquence. Ces résultats soulignent l'importance de la densité du sol et des conditions de chargement dans la réponse dynamique des sols marins soumis à des sollicitations cycliques, comme celles induites par un tsunami. En conclusion, cette recherche souligne la nécessité d'intégrer le chargement cyclique induit par les tsunamis dans l'évaluation du comportement dynamique des sols portuaires.