L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'étude du comportement sismique des fondations superficielles et d'offrir de nouveaux outils pour le traitement de problèmes pertinents, orientés vers la nouvelle philosophie de conception parasismique des structures : la conception basée sur la performance (« performance-based design »). On a travaillé suivant quatre axes d'approche sur la problématique de la thèse :<br />a. Reconnaissance des caractéristiques principales du problème par l'examen de ruptures sismiques de structures réelles. Cet effort a abouti à la création d'une base de données d'environ 200 structures qui ont subi une rupture par perte de capacité portante au niveau de la fondation.<br />b. Approche théorique pour la détermination de la capacité portante sismique d'un système de fondation. On a traité le problème de la capacité portante sismique d'une semelle circulaire sur un sol purement cohérent hétérogène par l'approche cinématique du Calcul à la Rupture. Les solutions établies nous ont permis de proposer une modification/extension des procédures de conception existantes qui sont incorporées dans les normes de conception parasismique européennes (Eurocode 8). <br />c. Approche expérimentale pour la validation de la solution théorique établie. Une collaboration avec le LCPC – Centre de Nantes a abouti à la planification des trois séances d'essais en centrifugeuse. Les deux premières séances sont incluses dans la thèse et portent sur la détermination de la capacité portante d'une semelle circulaire sur sol cohérent sous chargement quasi-statique. <br />d. Développement d'un outil intégré permettant la mise en œuvre d'analyses dynamiques efficaces pour la prise en compte de l'interaction sol-structure non-linéaire au niveau de la fondation. On a développé un nouveau modèle de macroélément pour le système sol-fondation. Le macroélément est utilisé comme élément de liaison à la base de la superstructure et reproduit les effets non-linéaires qui ont lieu au niveau de la fondation lors d'une sollicitation sismique. Le modèle proposé comporte deux mécanismes en couplage : la plastification du sol et le décollement qui peut se produire sur l'interface sol-structure. L'objectif de cet outil est de permettre d'effectuer de manière efficace un grand nombre d'analyses de structures dynamiques non-linéaires.<br />L'objectif ultérieur de nos développements est d'enrichir les normes de conception parasismique actuelles et de les orienter vers une philosophie de conception basée sur la performance des structures lors d'un séisme.

Cette thèse vise à développer une méthode pour la justification des fondations superficielles sous charge sismique dans le cadre du nouveau zonage sismique de la France, entré en vigueur en 2011 et des justifications post Fukushima. Elle s’inscrit dans le cadre d’un contrat de recherche entre l’IFSTTAR et EDF CEIDRE.Un modèle basé sur le concept de macroélément est développé pour étudier l’interaction sol-structure (ISS) en prenant en compte les différentes non linéarités. Sa formulation se base sur la théorie de l’élastoplasticité et s’inspire des normes en vigueur (Eurocodes 7 et 8) et. Les différents paramètres sont définis à partir d’essais au laboratoire ou in situ, ou à partir de simulations numériques en conditions statiques. Les coûts de calcul sont réduits du fait que les non linéarités liées à l’interaction sol-structure sont concentrés en des points particuliers du modèle de calcul. L’avantage du macroélément réside dans une formulation en efforts et déplacements, ce qui facilite son utilisation pour la justification des fondations (capacité portante, glissement, décollement, tassements, translations, distorsions et rotations).Le macroélément est implémenté dans le code par éléments finis CESAR LCPC et permet de simuler le comportement statique et sismique d’une fondation superficielle. Trois approches pour la modélisation de la radiation des ondes sismiques dans le sol sont comparées en considérant des chargements statiques et sismiques.Ensuite, des études paramétriques sont réalisées sur une structure en mettant en jeu plusieurs signaux réels. L’influence des différents paramètres de nocivité sur le comportement de la structure est étudiée.Le comportement statique et sismique d’un ouvrage réel est aussi analysé. Il s’agit d’un bâtiment fondé sur un radier reposant sur un sol stratifié. L’aléa sismique est défini par 5 accélérogrames d’accélération maximale égale à 0.4g. Des justifications normatives sont menées en se basant sur les résultats des différentes simulations réalisées / This PhD work concerns the elaboration of a method to verify the seismic sustainability of shallow foundations considering 2011 seismic zoning of France. It is a part of a research contract between EDF CEIDRE and IFSTTAR.To this end, a macroelement based model is developed in order to assess nonlinear soil structure interaction. The elastoplastic formulation of the macroelement constitutive model is compliant with the classical plasticity theory. The formulations for the plastic mechanisms are inspired from the applied standard (Eurocodes 7 & 8). The rate dependent response and the effects of the embedment and the soil inertia efforts are taken into account. The parameters for the constitutive model are defined from laboratory or field tests, or calibrated from static finite element method simulations. The calculation cost is significantly reduced due to the simplified modelling of the soil and its non linearities. Another advantage is that the macroelement based tool is formulated in terms of generalized variables (forces and displacements): this promotes its application in the verification of the sustainability of shallow foundations (bearing capacity, sliding, overturning, settlements, translations, rotations and distortions).The macroelement is implemented in the Finite Element software CESAR LCPC. It allows to simulate the static and the seismic behaviour of a shallow foundation. Three alternative approaches to assess SSI through this model are possible. These alternative approaches are explained and tested under static and seismic load.Then, it is used to perform parametric studies involving various input motions derived from earthquake recordings. The seismic response of a simple structure is studied with respect to the input motion key parameters.Finally, the static and seismic behaviour of a real structure is analysed. The structure is founded on a large raft foundation laying on a multi-layered soil. The seismic hazard is defined by five 0.4 g-PGA accelerograms. Verification to the applied standards is performed on the base of the simulation results, considering many features of the seismic behaviour