Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

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  • 1. : - Analyse de vulnérabilité - Confortement par TFC - Projets de recherches Sourdun Mercredi 9 et Jeudi 10 mai Cédric DESPREZ 09 mai 2012Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
  • 2. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Analyse de vulnérabilité Léger Aléa Structure Dommages sismique existante admissiblesLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Modéré Evaluation du niveau de dommage Important Très Important Décision d’intervention Ruine Enjeu : évaluation avant et après confortement de la structure 2/22
  • 3. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Présentation de la structure 13m Dernier Nord 43m étageLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 52m Étages courants Tablier transfert Hall Rdc 1 Rdc 2 Sous-sol Instrumentation permanente RDC de la tour 3/22
  • 4. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives ContexteLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble) 2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC 3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble) Conclusions et perspectives 4/22
  • 5. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Eléments finis de type poutres multifibres Modélisation 3D simplifiéeLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Béton d’enrobage Acier Béton confiné par cadres Cinématiques Bernoulli ou Timoshenko (Guedes & al 1994, Kotronis & al 2004) Adhérence parfaite entre les fibres Code de calcul Cast3m : CEA (Combescure, 2000) 5/22
  • 6. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Béton : modèle d’endommagement unilatéral (La Borderie, 1991) Expression uniaxiale du modèle :Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Acier d’armatures : Modèle de plasticité (Menegotto & al, 1973) Ecrouissage cinématique Flambement des armatures 6/22
  • 7. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Modèle numérique (Cast3m) / Validation Maillage Fréquences propres (58848 ddl) In situLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 (Gueguen & al) Modèle Plaques élastique linéaires (DKT) Comportement sous séisme réel (Valorcine, 2005) Drift FFT Poutres multifibres non linéaires Encastrement (El Arem & al, 2010) 7/22
  • 8. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Analyse dynamique non linéaire : séisme EC8 Evolution des déformées Séisme artificiel "EC8"Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Déplacements, drift, efforts… Déplacements relatifs de 3 points au sommet Indicateur de dommage Hazus, Risk-UE… 8/22
  • 9. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Indicateurs de dommages locaux (échelle des fibres) Variables d’endommagement Déformations Endommagement du Endommagement du Déformation des armatures béton en traction béton en compression métalliquesLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 D1 max = 1 D2 max = 0.25 εmax = 5,2 .10-3 Plastification Y X Y (courbe enveloppe) X 9/22
  • 10. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Qualification du niveau de dommage Léger Analogie EMS-98 : Définition structurelle (Lang, 2002) (classification européenne )Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Fissuration en traction du béton Modéré Plastification des armatures (εmax = 5,2 .10-3) Absence de dommages en compression du béton Important Objectif de Dommage Léger : Eviter la plastification. Très Important Renforcement par Ruine collage de TFC 10/22
  • 11. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études Conclusions Prise en compte du TFCLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Outils de modélisation Méthode d’analyse Renforcement par TFC Objectif : évaluation avant et après confortement de la structure 11/22
  • 12. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études Conclusions ContexteLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble) 2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC 3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble) Conclusions et perspectives 12/22
  • 13. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études Conclusions Renforcement axialLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Modelling of Beams with CFRP reinforcement Confinement de poteaux Evolution de D2 adaptée au cas du Confinement (Cadres + TFC) Modèle cyclic 13/22
  • 14. contexte Outils de modélisation Confinement par TFC Perspectives Construction d’un modèle cyclique de béton confiné Développement d’un modèle basé sur :Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Modèle La Borderie Modèle Eid & Paultre pour béton non confiné par TFC pour béton confiné par cadre et TFC Modification de l’évolution en compression du modèle cyclique La Borderie afin de prendre en compte l’effet du confinement (modèle LMCC) 14/22
  • 15. Présentation Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Validation expérimentale Essais cycliques (Paultre & al, 2010)Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Non confiné Efforts (KN) Efforts (KN) Confiné par TFC Efforts (KN) Déplacements (mm) Déplacements (m) 15/22
  • 16. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’étude Conclusions ContexteLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble) 2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC 3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble) Conclusions et perspectives 16/22
  • 17. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Confortement de l’HDVLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Renforcement axial des piles Section constante de TFC Avec TFC Nouvelles zones sensibles Augmentation des efforts et déplacements Modéré 17/22
  • 18. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Optimisation du renforcement Pas de modificationLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Renforcement axial des piles Section dégressive de TFC Meilleure répartition des déformations Léger 18/22
  • 19. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Remarque sur les indicateurs de dommagesLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Non renforcée Renforcée Evaluation en fonction des indicateurs locaux Evaluation en fonction des indicateurs globaux Diminution du niveau de dommage Augmentation du niveau de dommage 19/22
  • 20. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Analyse statique par poussée progressive : Pushover Chargement statique équivalent Courbe de Pushover TFC 6 étages variableLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 TFC 4 étages constant Sans TFC Point de performance Niveaux de dommages 20/22
  • 21. Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives Conclusions et perspectives Outils d’évaluation de la vulnérabilité d’une structure donnée Analyse 3D non linéaire simplifiée par éléments finisLes Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Modèle de comportement et chargement dynamique réalistes Définition réglementaire des indicateurs de dommage Correspondance Pushover / Analyse dynamique Interaction sol-structure Outils de modélisation pour le renforcement par TFC Modèle cyclique pour béton confiné par TFC Choix dans le dimensionnement et la stratégie de renforcement Extension du modèle à d’autres matériaux et géométries Implémentation du modèle dans Cast3m 21/22
  • 22. : Cedric.Desprez@ifsttar.fr 09 mai 2012Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012