EDF Electricité de France

Modélisation du comportement sismique non-linéaire de structures en béton armé :

qualification expérimentale G. Heinfling S. Moulin N. Ile

EDF/DIN/SEPTEN EDF/R&D/AMA INSA de Lyon/URGC

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0

Temps (s)

1.00

0.50

0.0

-0.50

-1.50

A cc

él ér

at io

n (g

)

-1.00

1.50

EDF Electricité de France

Développement de modèles non linéaires : objectifs dans le domaine du séisme

• Objectifs

– évaluer sans marges excessives les conséquences d’une sollicitation sismique sur les ouvrages de GC

– disposer d’une base de référence pour le développement de modèles simplifiés dédiés à des structures particulières

– disposer d’une base de référence pour l’évaluation de codifications réglementaires de dimensionnement

programme de R&D conduit depuis plusieurs années pour la modélisation de structures en béton armé jusqu’à la ruine

EDF Electricité de France

Modèles disponibles dans Code_ASTER(R) pour des chargements alternés cyclés

• Modèle Nadaï_B (non qualifié en V6 – version locale INSA) – REX important de qualification sur des structures soumises au séisme via ses applications

dans son environnement initial de développement (CASTEM2000) à l’INSA – premier modèle de comportement du béton développé dans Code_ASTER en 1995 – modèle anisotrope mais limité aux sollicitations planes, discontinuité des contraintes en

fissuration – à la fois modèle phénoménologique de formulation non standard et algorithme (fissuration) – maintenance difficile dans un code industriel

• Modèle Endo_Isot_Béton (qualifié en V6) – modèle en cours de développement dans MECEN (applications statiques) – modèle isotrope mais de formulation générale 3D, continuité des contraintes en fissuration – modèle standard présentant une algorithmie locale plus homogène avec l ’environnement

de Code_ASTER – REX de qualification pour des structures soumises au séisme à construire

• Modèle PMF Laborderie (qualifié en V6) – structures filaires (N – M)

EDF Electricité de France

Qualification expérimentale et simulation

• Objectifs des essais – Répondre à des besoins de l’ingénierie en terme de caractèrisation du

comportement en séisme des structures en béton armé – fournir une base pour qualifier les modèles dans l ’environnement de

Code_ASTER sur une gamme complète de structures à échelle industrielle

– établir les règles de bonne pratique pour la mise en œuvre de ces modèles (guide)

• Objectifs de la simulation des essais – Qualifier le modèle Nadaï_B pour des besoins Court Terme du Septen – passer le relais de Nadaï_B vers Endo_Isot_Béton

EDF Electricité de France

Qualification expérimentale

• Programme

– trajets de chargements élémentaires alternés cyclés sur éprouvettes en laboratoire

– voiles de cisaillement du programme SAFE

– voiles en flexion du programme CAMUS

– essais de dalles de plancher

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50 4.0 4.5 5.0

3.0

2.0

2.5.

1.0

?? (M

Pa )

0.5

0.0

??( x 10-4)

1.5

3.5

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50 4.0 4.5 5.0

3.0

2.0

2.5.

1.0

?? (M

Pa )

0.5

0.0

??( x 10-4)

1.5

3.5

200 mm

20 0

m m

50 m

m

?1

?1

?2?2

?1

?2

100 mm

10 0

m m

200 mm

20 0

m m

50 m

m

?1

?1

?2?2

?1

?2

?1

?2

100 mm

10 0

m m

EDF Electricité de France

Modélisation de l’essais CAMUS 3 à l ’aide du modèle Nadaï_B

• Description de l ’essai 1.70

2.10

0. 60

0. 90

0. 90

0. 90

0. 90

0. 90

2.10

6

10

21

1.70

Vue frontale Vue latérale

0.30

0.20

0.10

0.0

-0.10

-0.20

-0.30

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Temps (s)

A cc

él ér

at io

n (g

)

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0

Temps (s)

1.00

0.50

0.0

-0.50

-1.50

A cc

él ér

at io

n (g

)

-1.00

1.50

Nice 0.42g, Nice 0.22g, Melendy Ranch 1.35g, Nice 0.64g , Nice 1.0g.

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

Fréquence (Hz)

5.00

4.00

3.00

2.00

0.0

Ps eu

do a

cc él

ér at

io n

(g )

1.00

6.00

7.00

Melendy Ranch ( 1.353g )

San Francisco ( 1.11g )

Nice S1 ( 0.25g )

EDF Electricité de France

Modélisation de l’essais CAMUS 3 à l ’aide du modèle Nadaï_B

• Modélisation de la maquette

EDF Electricité de France

Modélisation de l’essais CAMUS 3 à l ’aide du modèle Nadaï_B

• Principaux résultats 0.80 0.60

0.40

-0.20

0.00

0.20

-0.40

-0.60 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T em ps (s)

D ép

la ce

m en

t ( cm

)

Expérience Calcul A STER

0.80

0.60

0.40

-0.20

0.00

0.20

-0.40

-0.60 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T em ps (s)

D ép

la ce

m en

t ( cm

)

Expérience Calcul A STER Expérience Calcul A STER

3.0

2.0

1.0

-1.0

0.0

-2.0

-3.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0

Temps (s)

D ép

la ce

m en

t ( cm

)

Expérience Calcul ASTER

3.0

2.0

1.0

-1.0

0.0

-2.0

-3.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0

Temps (s)

D ép

la ce

m en

t ( cm

)

Expérience Calcul ASTER Expérience Calcul ASTER

600.0

400.0

200.0

-200.0

0.0

-400.0

-600.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0

Rotation (mrad)

M om

en t (

K N

x m

)

Expérience Calcul ASTER

600.0

400.0

200.0

-200.0

0.0

-400.0

-600.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0

Rotation (mrad)

M om

en t (

K N

x m

)

Expérience Calcul ASTER Expérience Calcul ASTER

Déplacement Nice 0.42g

Déplacement MR 1.35g

Moment –rotation MR1.35g

EDF Electricité de France

Modélisation d’essais de dalles de plancher à l ’aide du modèle Endo_Isot_Béton

• Description de l ’essai – Maquette représentative d’une dalle en béton armé de plancher BAS-BL

1300MWe (échelle 1/2,5) – Éléments structuraux principaux: dalle, voiles, poteau, poutres – Caractérisation du comportement fissurant de la dalle sous séisme vertical

(9 RUNS de niveaux d’accélération croissants)

Maquette CEA /SEMT /EMSI – Vues générales

Projet MORESIN

EDF Electricité de France

Modélisation d’essais de dalles de plancher à l ’aide du modèle Endo_Isot_Béton

• Méthodologie de calcul (Aster V6) Type d’éléments finis

− Béton: DKT (2500 éléments) − Acier : GRILLE (1900 éléments)

Étude linéaire − Calage du module d’Young / modes expérimentaux

Étude transitoire (DYNA_NON_LINE) − Intégration tempo