ANALYSES SISMIQUES NON- LINEAIRES DES STRUCTURES DE GENIE CIVIL-Benchmark KARISMA

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Antoine Poitras
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1 ANALYSES SISMIQUES NON- LINEAIRES DES STRUCTURES DE GENIE CIVIL-Benchmark KARISMA EDF/SEPTEN/GS/DS BONFILS N., TURPIN F. 15 Mars Titre du document - 19/03/2012

2 Sommaire I. Objectifs et contexte II. Modélisation III. Analyse des résultats 2 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

3 I. Objectifs et contexte Pour EDF, l objectif est double : Appliquer à l échelle d un exemple industriel, les méthodes de calculs sismiques avec prise en compte : De l Interaction Sol/Structure (ISS) Du comportement non linéaire des structures (Loi de comportement GLRC_DM) Mettre à l épreuve nos méthodes par comparaison avec d autres acteurs du nucléaire autour d un cas réel. 3 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

4 I. Objectifs et contexte Rappel du contexte : KARISMA (KAshiwazaki-Kariwa Research Initiative for Seismic Margin Assessment ) proposé par l AIEA Informations du site Epicenter 10km KK site 30km Centrale Nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa (plus grande centrale nucléaire construite dans le monde) Le séisme de Niigataken-Chuetsu-Oki (2007) Intensité sismique de 6.8 Localisation du séisme Google ZENRIN Niveau sismique > niveau de dimensionnement (Japon) Accélérogrammes mesurés en champ libre et sur 2 points de contrôle (Spectres de planchers) 4 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

5 I. Objectifs et contexte Rappel du contexte : Rappels des différentes phases du Benchmark : Phase I : Mise en place du modèle + calcul statique + analyse modale + analyse de la colonne de sol Phase II : calcul dynamique avec le NCOE comme signal d entrée Intégration à la phase III du benchmark : Analyse de marges Soumettre la structure à des chargements sismiques croissants 5 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

6 II. Modélisation Géométrie et maillage ~50m Modèle 3D Eléments Coque (DKT et DKTG), Poutres (POU_D_T, POU_D_E), Barres (BARRE) et masses ponctuelles ~25m Maillage paramétrique en script python Salome/GEOM pour contrôler la taille de maille ~50m Modélisation de l ISS : Ressorts de sol (modèle non linéaire équivalent) Ressorts répartis sous le radier du bâtiment, établis par le calcul des impédances de fondation (Interface Code_Aster/Miss3D). Le logiciel CyberQuake est utilisé pour prendre en compte la dégradation des modules de sol par un modèle linéaire équivalent. NB : La modélisation en linéaire équivalent reste discutable compte tenu des déformations dans le sol. 6 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

7 II. Modélisation Lois de comportement Loi globale GLRC_DM, pour le comportement endommageant du béton armé sur les éléments de plaque. Hypothèses de la loi : Représentation du comportement élastique Représentation du mécanisme d endommagement du béton (perte de rigidité) Représentation de la reprise de raideur des aciers en traction Limite de plasticité des aciers non atteinte a priori Pas d adoucissement lors de la fissuration du béton Prise en compte des effets de fermeture de fissures. Utilisation de DEFI_GLRC Gain de temps considérable Facilité d implémentation sous aster. 7 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

8 II. Modélisation Conditions aux limites Base encastrée Un premier calcul sur base encastrée a été réalisé Analyse «Pushover» Analyse Dynamique ISS (Interaction Sol-Structure) Un second calcul sur ressorts de sol Analyse «Pushover» (avec un jeu de ressorts de sol) Analyse Dynamique (avec 4 jeux de ressorts de sol calés sur des stratigraphies prenant en compte la dégradation du sol en fonction des niveaux de séisme 1NCOE, 2NCOE, 4NCOE, 6NCOE) 8 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

9 III. Analyse des Résultats Calculs effectués Push-Over (rappel de la méthode) Analyse quasi-statique non-linéaire sous chargement monotone croissant Courbe de capacité Force-Déplacement Force : Effort Tranchant à la base Déplacement : déplacement d un point de contrôle (centre de masse-point CP2) Courbe de demande Spectre de réponse conversion au format ADRS (spectre de demande) a D = 2 ω 9 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

10 III. Analyse des Résultats Calculs effectués Push-Over Détermination des points de performance Intersection de la courbe de capacité et de la courbe de demande 10 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

11 III. Analyse des résultats Résultats Résultats push-over Résultats obtenus par EDF Comparaison avec les autres participants 11 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

12 III. Analyse des résultats Résultats Résultats Analyse dynamique (comparaison élastique non linéaire réalité pour le niveau 1NCOE en ISS) Pseudo-accélération (g) Comparaison NL - Lin - Enregistrement Post-traitement étage 23m - Direction X Calcul NL Calcul Linéaire Enregistre ment Comportement linéaire confirmé pour ce niveau de séisme Fréquences (Hz) 12 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

13 III. Analyse des résultats Résultats 1. Résultats cohérents avec les enregistrements pour 1NCOE 2. Dispersion des résultats pour des niveaux de séisme au-delà JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

14 III. Analyse des résultats Résultats Animation 1NCOE 14 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

15 III. Analyse des résultats Conclusions Le Benchmark a permis : de confronter les modèles non-linéaires de béton armé utilisés par EDF à d autres participants de mettre en pratique les méthodes avancées de calcul développées par EDF sur un bâtiment complet Les résultats obtenus mettent en lumière : Une forte dispersion autour de la moyenne des résultats entre les participants Des résultats obtenus par EDF se situant généralement dans la moyenne des résultats des candidats Axe d étude : Difficultés de convergence sur les PMF JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

16 MERCI POUR VOTRE ATTENTION!!! 16 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

17 ANNEXES 17 - JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

18 Comportement du sol pour le niveau 1NCOE Comportement du sol Seule la couche de remblai concentre les phénomènes non linéaires: Déformations importantes : >> 1E-3 pour les remblais / ~0.4E-3 pour le rocher et l argile Modules fortement dégradés : 40 à 90% dans les remblais / <10% pour le rocher et l argile L analyse de l effet de site par une modélisation linéaire équivalent est limitée au niveau du remblai (déformation >> 10-3 ). Ceci est cohérent avec les observations: tassements sismo-induits observés de près de 1mètre. Unité 5 Enregistrement en champ libre Yasuda (argile) Dégradation importante de module dynamique dans les sédiments Nishiyama (Roche) Bâtiment réacteur Unité 7 : ISS Sable Dégradation du module de cisaillement G/G Yasuda (argile) Nishiyama (Roche) G/G0 - Direction X G/G0 - Direction Y Pas de comportement non liénaire Yasuda (argile) Déformation maximale (%) En dehors de la tolérance pour le linéaire équivalent Nishiyama (Roche) JUA Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

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