Plan de présentation

Transcription

1 Contribution à l'évaluation de la vulnérabilit rabilité sismique des bâtiments par modélisation physique en macrogravité des interactions sol-structure structure Jean-Louis CHAZELAS*, Kazuma Nishida**, Sandra Escoffier* *Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Centre de Nantes ** Université de Kyoto DPRI Plan de présentation Objectifs Dimensionnement, programme et protocoles Comportement de la colonne de sol Interaction sol-structure pour la structure Interaction structure-sol-structure

2 Objectifs de la modélisation physique dans ARVISE Mettre en évidence des phénomènes La réponse vibratoire d'une structure sur base rigide et sur sol L'influence du mode de fondation sur cette réponse L'influence du dommage des fondations sur la réponse vibratoire L'influence de l'iss sur des modes multiples L influence de la présence d un second bâtiment Quantifier les paramètres d'iss pour alimenter la modélisation numérique Effet de la présence de la structure sur le champ d'ondes autours du bâtiment Transferts sol-structure Schéma de principe Direction du séisme Direction du séisme - Sable de Fontainebleau sec (NE34) - D r =7% - Couche homogène de 41,6cm modèle soit 24,9 m (6g)

3 Bâtiment réel F= Fréquence de basculement =H/,13 σ= M*g/Surface au sol H = hauteur du centre de gravité Volume concentrant la masse de la superstructure au centre de gravité H Structure en I aussi légère que possible Semelle enfouie (étage enterré) σ H/6 H/6 σ σ σ «Champ libre» Masse basse = fondation H/6 H/6 Bâtiment rigide = fondation superficielle Bâtiment 1 ddl = fondation superficielle + structure rigide H/6 H/6 σ H/6 σ σ Bâtiment 1 ddl = fondation profonde Bâtiment 2 ddl = fondation superficielle 2 Bâtiment 1 ddl = fondation superficielle Bâtiment 1 ddl = fondation profonde endommagée Le bâtiment rigide Fondation superficielle commune,4 m x 3,6 x 1,8 m densité kg/m3 Le bâtiment à 1 ddl Le bâtiment à 2 ddl

4 Préparation du sol par pluviation Sable de Fontainebleau sec Densité contrôlée par boites de densité Id = % - gd = 1,7 dan/m3 Enfouissement de la semelle pendant la pluviation Mise en place de la semelle et du bâtiment par suspension Collage du bâtiment sur la fondation Boulonnage après stabilisation Dispositif charriottage de vertical Tige filetée Fondation suspendue Sabl e Pieux battus à 1 g avec la fondation Signaux utilisés arvise-1-1martinique Jara-1dB tir 1 (filtré.3 6,6 Hz).1 Martinique Jara composante EW db Martinique Jara composante EW -1 db Northridge Station Tarzana -2 db Sinus 14 Hz 6 gh (~2,3 Hz.1 gh) Grenoble Simulation - pga =.3 gh.8 accélération prototype- g Séquences de chargement progressif 3 séismes Martinique Jara, 3 séismes Northridge 3 séismes sinus 14 Hz 6 gh, 6 séismes Grenoble Temps - s 6 7 arvise-1northridge -2 db tir 1.1 arvise-1-1grenoble Simulation tir 1 arvise-1-7sinus 14 Hz.1 gh tir Temps - s Temps - s Temps - s 3 3 4

5 Comportement de la colonne de sol Vue en coupe verticale Caractérisation: - de la fréquence de réponse de la colonne de sol, - des profiles d accélération dans le conteneur ESB, - des effets de bord. Vue de dessus Comportement de la colonne de sol Martinique JARA db champs libre ARVISE 1_3 Densité spectrale Fonction de transfert.4 1 partie réelle puissance prototype g2/hz input fond de conteneur 1 m sous le niveau futur de la fondation dans le champ libre au même niveau (-2,7 m) valeur absolue sous la fondation dans le champ libre Phase fréquences - Hz prototype Fréquence de réponse : 2,9Hz (2,33Hz) Grenoble simulation (+fort) 2,3Hz

6 Comportement de la colonne de sol Profile d accélération normalisé dans le sol Profils d'accélération maximum normalisés dans le sol rarvise--2-2 Martinique Jara db tir 2 Profils d'accélération maximum normalisée dans le sol arvise--2-8 Grenoble Simulation tir 2 profondeur prototype - m val. absolue sous la fondation val. absolue Champ libre accélération max prototype - g Profils d'accélération maximum normalisée dans le sol rarvise--2-4 Martinique Jara db tir 4 profondeur prototype - m val. absolue sous la fondation val. absolue Champ libre accélération max prototype - g Profils d'accélération maximum normalisée dans le sol arvise Grenoble Simulation tir profondeur prototype - m val. absolue sous la fondation val. absolue Champ libre accélération max prototype - g profondeur prototype - m val. absolue sous la fondation val. absolue Champ libre accélération max prototype - g Interaction sol-structure structure pour les structures Bâtiment flexible à 1DDL sur fondation superficielle 4 mm mouvement de pilonnage mouvement de basculement mouvement de tamis mouvement de flexion 112 mm mm mm 4 mm 3 mm 9 mm Accélération sur la fondation PCB 22 pilonnement Accélération sur la fondation PCB

7 Interaction sol-structure structure pour les structures transfert - g/g transfert - g/g phase - rd puissance/hz - g2/hz.1. Densités spectrale bascul sol partie réelle transfert sol-basculement Valeur absolue pi pi/2 -pi/2 -pi phase puissance/hz - g2/hz transfert - g/g transfert - g/g phase - rd 1. Densité spectrale haut flexion sol partie réelle transfert sol-haut haut Flexion Valeur absolue pi pi/2 -pi/2 -pi phase arvise Martinique Jara -1 db tir Interaction sol-structure structure pour les structure Structure 1DLL Fondation radier Montage arvise_4_1 Id = 7 % Basculement sur la semelle Flexion de la superstructure Pilonnement Translation horizontale Sur base rigide 2,66 Hz Martinique Jara 1 er tir 1,6Hz 1,87 Hz?? Martinique Jara 3 er tir 1,61 Hz 1,84 Hz?,3 Hz Northridge 1,1 Hz 1,6 Hz Idem 4,94 Hz Grenoble Simulation,88 Hz 1,18 Hz idem 4,3 Hz Structure 1DLL Fondation radier+4 pieux Basculement Flexion Pilonnement Tamis Sur fondation rigide 2,62 Hz Martinique JARA tir 1 1,6 Hz 1,66 Hz (?) 1,74 Hz Martinique JARA tir 3 1,6 Hz 1,63 Hz (?) 1,74 Hz Northridge tir 2 1,6 Hz 1,37 Hz (?) 1,8 Hz

8 Interaction structure-sol-structure Interaction structure-sol-structure.2 input sismique Tir temps - s prototype flexion en haut du bâtiment Martinique Jara -1db temps - s prototype flexion en haut du bâtiment temps - s prototype 6 7 8

9 Interaction structure-sol sol-structurestructure Martinique Jara -1db Tir input sismique flexion bâtiment 1 flexion bâtiment temps - s prototype Conclusions Modéliser = simplifier Bâtiment remplacé par structure 1ddl ou 2 ddl 1 direction pour pas de torsion Similitude sur paramètres fondamentaux pour comportement vibratoire Fréquence Contrainte au sol Elancement Démonstration et quantification de l effet de l ISS sur la fréquence de flexion Différence d impact de l ISS sur les modes dans le cas 2 ddl L ISS se manifesta aussi par l apparition de nouveaux modes : basculement, pilonnement, tamis Influence du système de fondation : sur pieux le mode de flexion est aussi abaissé Hypothèse sur la structure élancée pieux-structure L ISSS a montré le couplage des bâtiments proches et de même fréquence : modulation, allongement de réponse oscillatoire