Évaluation des marges sismiques d'un bâtiment combustible

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Baptiste Bergeron
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1 Évaluation des marges sismiques d'un bâtiment combustible Code_Aster & Salomé-Méca Journée des utilisateurs 26 mars 2015 Y. CROLET (EDF/DIN/SEPTEN) M. RACHIDI (EGIS Industries) E. BOU SAID (EGIS Industries) S. ERLICHER (EGIS Industries) 1-23 mars / 19

Piscines BK Contexte 11/03/2011 : Accident Fukushima Daiichi La piscine BK présente un défi majeur Les revues post-fukushima et les recommandations ASN amènent à

transmet à l ASN l étude de la résistance structurelle des piscines d entreposage et des compartiments de manutention des assemblages combustibles aux agressions

2 Piscines BK Contexte 11/03/2011 : Accident Fukushima Daiichi La piscine BK présente un défi majeur Les revues post-fukushima et les recommandations ASN amènent à évaluer les marges du BK vis-à-vis d un séisme d intensité supérieure au SDD Justification structurelle de l ouvrage, PT14: «Avant le 31 décembre 2015, l exploitant transmet à l ASN l étude de la résistance structurelle des piscines d entreposage et des compartiments de manutention des assemblages combustibles aux agressions externes retenues pour le noyau dur.» «Il transmet, dans les mêmes délais, la description des éventuelles modifications nécessaires pour garantir leur résistance.» 2 / 19

3 Programme de travail Pour chaque palier: Evaluation de la capacité sismique au SND Modélisation tridimensionnelle du bâtiment Etude sismique linéaire Analyse en poussée progressive (pushover) Analyse temporelle non-linéaire Etude du liner de la piscine 3 / 19

4 Modélisation tridimensionnelle du bâtiment Création de la géométrie et du maillage «Salomé-Méca» Introduction des chargements Calcul des impédances (MISS3D) et modélisation de l ISS Prise en compte de l interaction racks/fluide/structure Vue de la piscine de désactivation 4 / 19

Vérification du décollement du radier (méthode énergétique) Analyse de la

5 Etude sismique linéaire Calcul des spectres déconvolués Analyse modale spectrale Signature des efforts sismiques Combinaisons de chargements Vérification du décollement du radier (méthode énergétique) Analyse de la contrainte de cisaillement dans les voiles Analyse des dispositions constructives 5 / 19

Etude sismique linéaire Calcul du ferraillage des voiles,

marges/insuffisances Vérification des modes de défaillance

capacité de la structure Cartographie de ferraillage

6 Etude sismique linéaire Calcul du ferraillage des voiles, planchers, poutres et poteaux Evaluation des marges/insuffisances Vérification des modes de défaillance pour les sections les plus sollicitées Détermination de la capacité de la structure Cartographie de ferraillage demandé Diagramme d interaction (M,N) Localisation des zones critiques 6 / 19

7 Analyse en poussée progressive (Push-over) Objectif de la méthode Evaluer la performance de la structure en mobilisant sa capacité résistante et sa ductilité globale Détermination d un déplacement cible Cadre réglementaire EC8, ATC-40 Analyse statique non linéaire Chargement permanent Chargement horizontal monotone croissant Courbes de capacité/demande au format ADRS Point de performance 7 / 19

8 Approche de modélisation semi-globale Béton: coque multicouche o ENDO_ISOT_BETON endommagement local asymétrique du béton avec effet de restauration de rigidité. Ferraillage : GRILLE_EXCENTRE o ELASTO-PLASTIQUE avec écrouissage cinématique 8 / 19

9 Courbes demandes/capacités ADRS 3*SMS 2*SMS SMS (7%), PGA=0.15 g September 1st-4th, / 19

Point de performance Actualisation du spectre de demande pour prendre en compte l amortissement hystérétique eq 1 E 4 E D S 0 0.05 ED : l énergie dissipée par amortissement hystérétique.

10 Point de performance Actualisation du spectre de demande pour prendre en compte l amortissement hystérétique eq 1 E 4 E D S ED : l énergie dissipée par amortissement hystérétique. ES0 : l énergie de déformation maximale. Réponse non-linéaire idéalisé par un comportement élasto-plastique avec écrouissage [ATC 40] eq 2 a y d pi a a pi d pi pi d y 0.05 Amortissement équivalent : 12% 10 / 19

Vérification de la structure Évaluation de l état d endommagement Etats de contrainte et de déformation de l acier et du béton Identifications des éléments les plus endommagés/modes de sollicitations

11 Vérification de la structure Évaluation de l état d endommagement Etats de contrainte et de déformation de l acier et du béton Identifications des éléments les plus endommagés/modes de sollicitations Déplacements et drifts inter-étages Intérêt de réaliser des coupures (intégrer les efforts généralisés) pour vérifier réglementairement la capacité résistante suivant le mode de rupture Contraintes principales de compression du béton Déformation de l armature 11 / 19

Méthodologie Analyse transitoire non-linéaire Analyse dynamique transitoire non-linéaire (DYNA_NON_LINE) sous chargement permanent et sismique temporel (5 jeux d accélérogrammes ~ 2xSMS) Approche

12 Méthodologie Analyse transitoire non-linéaire Analyse dynamique transitoire non-linéaire (DYNA_NON_LINE) sous chargement permanent et sismique temporel (5 jeux d accélérogrammes ~ 2xSMS) Approche globale «GLRC_DM»: relation entre les contraintes généralisées et les déformations généralisées Le problème d isotropie de la loi GLRC_DM contourné en introduisant le reste du ferraillage par des éléments grilles 12 / 19

13 Analyse transitoire non-linéaire Méthodologie Z L ISS est prise en compte par l intermédiaire d éléments discrets (K_T_D_L ; A_T_D_L) représentant la raideur et l amortissement du système de fondation calculées à l aide du logiciel MISS3D X Y La résolution du problème non-linéaire est faite par la méthode de Newton, L intégration temporelle est réalisée par le schéma de Newmark (schéma implicite). Z 13 / 19

14 Analyse transitoire non-linéaire Réactions à la base du bâtiment Z X Y 14 / 19

15 Analyse transitoire non-linéaire Déplacements Point de contrôle X Z Y Pushover Temporel Dx [mm] 10,2 9,7 Dy [mm] 10,2 9,5 15 / 19

16 Analyse transitoire non-linéaire Densité d énergie dissipée Voile séparant la piscine du tube de transfert Contrainte du ferraillage vertical 16 / 19

17 Les résultats obtenus Conclusions et perspectives Montrent une bonne cohérence entre les calculs pushover et les calculs transitoires Ont mis en évidence l existence de marges significatives Les lois de comportement béton disponibles sous Code_Aster ont permis d analyser un ouvrage dans son intégralité Attention cependant au domaine de validité des lois et aux limites de la méthode de calcul Les calcul non-linéaires sont réservés aux cas où les analyses «usuelles» ne permettent pas de conclure L intérêt de poursuivre le développement et l implémentation de loi béton robuste (travail en cours) Etudes similaires en cours / à venir Justification de la structure sous sollicitation sismique (BK, BR, BAN, ) Justification de l étanchéité du liner du BK, 17 / 19

18 MERCI DE VOTRE ATTENTION 18 / 19

19 19 / 19

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