Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

22
Cédric DESPREZ 09 mai 2012 : Sourdun Mercredi 9 et Jeudi 10 mai - Analyse de vulnérabilité - Confortement par TFC - Projets de recherches Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012

Transcript of Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Page 1: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Cédric DESPREZ09 mai 2012

:

SourdunMercredi 9 et Jeudi 10 mai

- Analyse de vulnérabilité- Confortement par TFC- Projets de recherches

Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012

Page 2: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Analyse de vulnérabilité

Décision d’intervention

Evaluation du niveau de dommage

Aléa sismique

Structure existante

Dommages admissibles

Léger

Important

Très Important

Ruine

Modéré

Enjeu : évaluation avant et après confortement de la structure

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

2/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 3: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Présentation de la structure

RDC de la tour

Sous-sol

Étages courants

43m13m

Nord

52m

Tablier transfert

Dernier étage

Rdc 1Rdc 2

Hall

Instrumentation permanente

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

3/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 4: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

4/22

Conclusions et perspectives

Contexte

3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble)

2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC

1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble)

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

Page 5: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Eléments finis de type poutres multifibres

Modélisation 3Dsimplifiée

Code de calcul

Cast3m : CEA

Béton d’enrobage

Acier Béton confiné par cadres

Cinématiques Bernoulli ou TimoshenkoAdhérence parfaite entre les fibres

(Combescure, 2000)

(Guedes & al 1994, Kotronis & al 2004)

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

5/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 6: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Béton : modèle d’endommagement unilatéral

Expression uniaxiale du modèle :

(La Borderie, 1991)

Acier d’armatures : Modèle de plasticité

Flambement des armatures

(Menegotto & al, 1973)

Ecrouissage cinématique

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

6/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 7: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Modèle numérique (Cast3m) / Validation

Fréquences propres

In situ

Modèle

Comportement sous séisme réel (Valorcine, 2005)

Drift FFT

(Gueguen & al)

(El Arem & al, 2010)

Plaques élastique linéaires (DKT)

Poutres multifibres non linéaires

Encastrement

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

7/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

(58848 ddl)Maillage

Page 8: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Analyse dynamique non linéaire : séisme EC8

Séisme artificiel "EC8"

Indicateur de dommage Hazus, Risk-UE…

Evolution des déformées

Déplacements relatifs de 3 points au sommetDéplacements, drift, efforts…

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

8/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 9: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Y X Y

X

Endommagement du béton en traction

D1 max = 1

Endommagement du béton en compression

D2 max = 0.25

Indicateurs de dommages locaux (échelle des fibres)

Variables d’endommagement

Déformation des armatures métalliques

εmax = 5,2 .10-3

(courbe enveloppe)

Plastification

Déformations

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

9/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 10: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Analogie EMS-98 : Définition structurelle (classification européenne )

Qualification du niveau de dommage

Fissuration en traction du béton

Plastification des armatures (εmax = 5,2 .10-3)

Absence de dommages en compression du béton

Objectif de Dommage Léger : Eviter la plastification.

Renforcement par collage de TFC

Léger

Important

Très Important

Ruine

Modéré

(Lang, 2002)

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

10/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 11: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

11/22

Prise en compte du TFC

Objectif : évaluation avant et après confortement de la structure

Outils de modélisationMéthode d’analyse Renforcement par TFC

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études ConclusionsL

es P

léni

ères

Jou

rnée

s Tec

hniq

ues O

uvra

ges d

’Art

201

2

Page 12: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

12/22

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études Conclusions

2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Conclusions et perspectives

Contexte

3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble)

1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble)

Page 13: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

13/22

Renforcement axial

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’études Conclusions

Modèle cyclic

Modelling of Beams with CFRP reinforcement

Evolution de D2adaptée au cas duConfinement(Cadres + TFC)

Confinement de poteaux

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 14: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Développement d’un modèle basé sur :

Construction d’un modèle cyclique de béton confiné

Modification de l’évolution en compression du modèle cyclique La Borderieafin de prendre en compte l’effet du confinement (modèle LMCC)

contexte Outils de modélisation Confinement par TFC Perspectives

Modèle La Borderiepour béton non confiné par TFC

Modèle Eid & Paultrepour béton confiné par cadre et TFC

14/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 15: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

15/22

Validation expérimentale

Essais cycliques

(Paultre & al, 2010)

Présentation Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

Non confiné

Confiné par TFC Ef

forts

(K

N)

Déplacements (m)

Déplacements (mm)

Effo

rts (

KN

)Ef

forts

(K

N)

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 16: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

16/22

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Cas d’étude ConclusionsL

es P

léni

ères

Jou

rnée

s Tec

hniq

ues O

uvra

ges d

’Art

201

2

Conclusions et perspectives

Contexte

3. Evaluation du renforcement (Hôtel de Ville de Grenoble)

2. Stratégie de modélisation du renforcement par TFC

1. Stratégie d’analyse de la vulnérabilité (Hôtel de Ville de Grenoble)

Page 17: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Confortement de l’HDV

Renforcement axial des piles

Avec TFC Nouvelles zones sensibles

Augmentation des efforts et déplacements

Modéré

Section constante de TFC

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

17/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 18: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Optimisation du renforcement

Renforcement axial des piles

Meilleure répartition des déformations

Section dégressive de TFC

Léger

Pas de modification

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

18/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 19: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Remarque sur les indicateurs de dommages

Non renforcée Renforcée

Augmentation duniveau de dommage

Evaluation en fonction des indicateurs globaux Diminution du niveau

de dommage

Evaluation en fonction des indicateurs locaux

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

19/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 20: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

Analyse statique par poussée progressive : Pushover

Chargement statique équivalent

TFC 4 étages constant

Sans TFC

TFC 6 étages variable

Niveaux de dommages

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

Point de performance

Courbe de Pushover

20/22

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 21: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

21/22

Conclusions et perspectives

Analyse 3D non linéaire simplifiée par éléments finis

Modèle de comportement et chargement dynamique réalistes

Outils d’évaluation de la vulnérabilité d’une structure donnée

Modèle cyclique pour béton confiné par TFC

Choix dans le dimensionnement et la stratégie de renforcement

Outils de modélisation pour le renforcement par TFC

Contexte Stratégie d’analyse Renforcement par TFC Perspectives

Définition réglementaire des indicateurs de dommage

Correspondance Pushover / Analyse dynamique

Interaction sol-structure

Extension du modèle à d’autres matériaux et géométries

Implémentation du modèle dans Cast3m

Les

Plé

nièr

es J

ourn

ées T

echn

ique

s Ouv

rage

s d’A

rt 2

012

Page 22: Comportements dynamique des structures soumises à des séismes

[email protected] mai 2012

:

Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012