ANALYSE SISMIQUE DES STRUCTURES : Méthodes de modélisation probabiliste appliquées aux problèmes de dynamique vibratoire

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Étienne Aubin
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ANALYSE SISMIQUE DES STRUCTURES : Méthodes de modélisation probabiliste appliquées aux problèmes de dynamique vibratoire Les constructions industrielles (bâtiments, grands ouvrages, composants, )

1 ANALYSE SISMIQUE DES STRUCTURES : Méthodes de modélisation probabiliste appliquées aux problèmes de dynamique vibratoire Les constructions industrielles (bâtiments, grands ouvrages, composants, ) doivent respecter les normes de tenue aux séismes. Pour leur dimensionnement ou leur vérification, l ingénieur dispose de textes réglementaires (Eurocodes). Pour les appliquer correctement et effectuer les modélisations correspondantes, il est très souhaitable qu il maîtrise bien la physique des phénomènes et les outils de calcul associés. Cette maîtrise permet en particulier de mieux comprendre l esprit des règles. Elle est tout à fait indispensable dans la résolution des cas non standard. Eléments clés Durée : 3 jours Lieu : Palaiseau Code : ASIS Public concerné Directeur Technique, Responsables de programmes, Chefs de projets, Architectes systèmes, Ingénieurs Recherche, Ingénieur d'etude, Ingénieurs Brevet, Ingénieurs Calcul - BE Simulation, Doctorants Pré-requis Bases en mécanique Objectifs - Introduire la sismologie de l ingénieur - Comprendre les mécanismes d excitation sismique des structures - Présenter l état de l art des techniques de modélisation : - méthodes générales de calcul sismique - comportement des sols et interactions sol-structure - comportement des structures de génie civil - interactions fluide-structure - méthodes probabilistes - Faire le lien avec la réglementation - Présenter des exemples industriels de comportements des grands ouvrages industriels. Compétences acquises à l issue de la formation - Comprendre les mécanismes d excitation sismique des structures - Savoir sélectionner et appliquer les techniques de modélisation adaptées aux cas industriels rencontrés. - Savoir décliner la réglementation en exigences d approche de modélisation

2 Méthode pédagogique : Apports conceptuels et méthodologiques illustrés par des exemples : ponts, barrages, grands ouvrages et composants de l industrie nucléaire Le programme Jour 1 9h00-9h30 Introduction générale et tour de table avec rappel des objectifs des auditeurs Pierre-Yves BARD 9h30 12h30 Sismologie des mouvements forts Généralités sur les séismes Caractérisation du mouvement du sol Principaux phénomènes physiques affectant les mouvements sismiques : source, propagation crustale, effets de site Panorama des méthodes d'estimation du mouvement sismique : spectres et accélérogrammes temporels Pierre-Yves BARD 14h00 17h30 Rappel sur les vibrations Théorie linéaire des vibrations : oscillateur à 1 DDL Systèmes à n DDL et continus Théorie des modes propres Exemples (poutres - coques...) Amortissements Méthode modale d analyse sismique Application à l'analyse sismique : Spectres de réponse d'oscillateurs Méthode modale classique Philippe BISCH

3 Jour 2 9h00 11h00 11h15-12h30 Comportement dynamique des sols Comportement expérimental des sols sous sollicitation cyclique Modélisation viscoélastique linéaire équivalente Facteurs affectant les paramètres de définition du comportement Liquéfaction des sols Rappel du phénomène et conséquences pour les ouvrages Mécanismes fondamentaux de la liquéfaction Méthodes d'évaluation du risque de liquéfaction Survol des méthodes de traitement Exemple d'application 14h00-15h15 Interaction sol-structure Fondamentaux de l'interaction sol-structure : interaction inertielle et interaction cinématique Conséquences de l'iss sur la réponse des ouvrages Méthode de sous-structure pour la prise en compte de l'interaction sol-structure 15h30-17h30 Les principes de conception parasismique dans la génération actuelle de normes. Application au bâtiment Les objectifs visés, à savoir la protection des vies humaines et la limitation des dommages, sont à atteindre pour des événements sismiques ayant des probabilités de dépassement adéquates, ce qui se vérifie vis-à-vis d états limites associés. La conception des structures fait largement appel au comportement dissipatif des structures, ce qui conduit à maîtriser la ductilité des éléments structuraux, par le calcul et des dispositions constructives adaptées. Ceci permet de limiter les accélérations, donc les efforts dans la structure. Le calcul avec coefficient de comportement permet d évaluer simplement un tel comportement. Le dimensionnement en capacité permet en outre de maîtriser la position des zones critiques et de hiérarchiser les modes de rupture. L'exposé se termine par un exemple de bâtiment contreventé par des murs Philippe BISCH

4 Jour 3 9h00-11h00 Comportement sismique des structures de Génie Civil et des ouvrages industriels Comportement des structures en béton armé et en maçonnerie soumises à un chargement sismique. Effet des dispositions constructives Méthodes de dimensionnement : calculs spectraux et coefficient de comportement Introduction aux méthodes de calcul non linéaires simplifiées (Push-over) Didier COMBESCURE 11h15-12h30 Méthodes probabilistes, spectres de plancher Critique de la méthode classique d'analyse sismique en la resituant dans le contexte plus général de la théorie des processus aléatoires Applications : formules de combinaison quadratique - calcul direct des spectres de plancher - génération de signaux synthétiques Incidence des non linéarités Didier COMBESCURE 14h00-15h00 Equipements : Interactions fluide-structure Petits mouvements d'une structure plongée dans un fluide dense : o effet de masse ajoutée o effet de compressibilité o effet de ballottement Effets dissipatifs - incidence de l'existence d'un écoulement permanent Pierre SOLLOGOUB Comportement sismique des installations industrielles et des équipements 15h15-17h00 Etude de la sécurité/sûreté sismique et exigences en cas de séisme pour une installation industrielle Illustration : méthodes d analyse et de vérification, retour d expérience postsismique et résultats d essais sur table vibrante pour les équipements industriels. Application pratique à un réservoir mince: comportement global, flambage sous séisme. Pierre SOLLOGOUB 17h00-17h30 Discussion, bilan et clôture

5 Responsables scientifiques René-Jean GIBERT Ingénieur Conseil Pierre SOLLOGOUB Consultant Intervenants Pierre-Yves BARD Chercheur IFSTTAR, Ingénieur Général des Ponts, Eaux et Forêts Philippe BISCH Directeur scientifique, EGIS Industries. Didier COMBESCURE Ingénieur-Chercheur, Département ITER, Fusion For Energy (F4E), Consultant, Professeur Ecole des Ponts ParisTech

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