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Etude de cas : justification parasismique de trois réservoirs LNG de grand diamètre à Dunkerque
Fahd CuiraTerrasol
Journée d’étude du 15 Mars 2018
Page 2F. Cuira – 2018
Sommaire
• Contexte du projet
• Réponse sismique de l’ouvrage
• Traitement du risque de liquéfaction
• Etude sous séisme réévalué (post-fukushima)
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Page 3F. Cuira – 2018
Contexte du projet• Trois réservoirs LNG de 90 m de diamètre sur Dunkerque
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Page 4F. Cuira – 2018
Contexte du projet• Trois réservoirs LNG de 90 m de diamètre sur Dunkerque
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Page 5F. Cuira – 2018
Contexte du projetJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Radier béton armé
Dôme béton armé
Voile circulaire béton armé et précontraint
20% de la consommation annuelle du gaz naturel français et belge
• Trois réservoirs LNG de 90 m de diamètre sur Dunkerque
B = 90 m / H = 50 m
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Contexte du projet• Conditions géotechniques du site
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Remblais hydrauliques : H ~ 5 à 13 m
Sables de Dunkerque : H ~ 20 à 25 m
Argiles de Flandres : H ~ 75 m
Cross-Hole + CPTu
Cross-Hole + CPTu
Cross-Hole + PMT + REX
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Contexte du projet• Contexte sismique du projet : spectre de réponse
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0.50%
2.00%
5.00%
8.00%
12.00%
18.00%
30.00%
ξ = 0,5%ξ = 2%ξ = 5%
ξ = 8%
ξ = 12 %ξ = 18 %ξ = 30 %
Période propre T (s)
Se(T)/PGASSE (SafeShutdown Eartquake)
Préservation des fonctionnalités essentielles de l’ouvrage
Mw = 5,4 PGA = 0,300g
OBE (Operating Basis Earthquake)
Ouvrage non endommagéOperations non interrompues
Mw = 5,4 PGA = 0,135g
Page 8F. Cuira – 2018
Contexte du projet• Enjeux de la conception
⇒ Fondation sur radier général (superficiel)
⇒ Tassements absolus et différentiels (homogénéisation du terraind’assise)
⇒ Tenue au séisme : stabilité et déplacements avec prise en comptedes effets d’interaction sol-structure
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Négligée pour fondation
superficielle
Réponse sismique de l'ouvrage
Modèle de type « SASSI »
Analyse spectrale
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Z(ω) = K + iωC = Kstat.k (1 + 2i.ξ)
Raideur statique
Effet « dynamique » Taux amortissement conventionnel
Modèle multicouche linéaire équivalent
(Gi νi ρi ξi)
K(ω) C(ω)
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• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Modèle géodynamique
Modèle « structure »
Analyse modale
Fonctions d’impédances dynamiques
Justifications structurale et géotechnique
Procédure itérative
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-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 3 6 9 12 15
f (Hz)
Mode vertical (kv)Design point
Design frequency
Design stiffness
K(ω)/Kstat
Mode vertical
• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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0%
10%
20%
30%
40%
50%
0 3 6 9 12 15
f (Hz)
Amortissement matériel + radiatif ξ (%)
Design damping
Design point
Design frequency
ξ = ½ ωC/K
• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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kextkint kext
Bint
Bext
• Prise en compte des effets d’interaction sol-structure
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Distribution surfacique des impédances globales
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• Stabilité sismique de la fondation (glissement/portance)
Réponse sismique de l'ouvrageJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Configuration∆Hsism
G∆Vsism
G∆Msism
B. GFsécurité
OBE – maj - plein 0.09 0.06 0.03 4,3OBE – maj - vide 0.13 0.05 0.04 2,8OBE – min - plein 0.05 0.04 0.02 7,5OBE – min - vide 0.09 0.04 0.02 4,2SSE – maj - plein 0.25 0.23 0.10 1,4SSE – maj - vide 0.36 0.16 0.10 1,0SSE – min - plein 0.13 0.12 0.05 2,7SSE – min - vide 0.23 0.10 0.05 1,6
G = poids propre réservoir (vide ou plein) Propriétés de cisaillement pondérées à la source (EC8)
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Traitement du risque de liquéfaction• Identification des horizons liquéfiables
Risque liquéfaction + Tassements différentiels
Risque de liquéfaction
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Remblais hydrauliques
Sables silteux
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• Traitement anti-liquéfaction
Traitement du risque de liquéfactionJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Sondages de « contrôle » post-traitement (~ 20 CPT / réservoir)
Traitement du risque de liquéfactionJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Etudes post-fukushima : risque liquéfaction sous séisme réévalué
Revue du niveau de sismicitéJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Evaluation des tassements post-liquéfaction
( ) ( )∫∫ ≈= dzzdzzs vzztot εε
Revue du niveau de sismicitéJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
(Ishihara et Yoshimine, 1992)
Page 21F. Cuira – 2018
( ) ( )∫∫ ≈= dzzdzzs vzztot εε
• Evaluation des tassements post-liquéfaction
Revue du niveau de sismicitéJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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• Stabilité au glissement : évaluation des déplacements irréversibles
Revue du niveau de sismicitéJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
M
Masse
Kstr
cstr
Ksol
csol
B
D
Interface
G
A Structure
Fondation
⇒ Si M.a(t) < Hu pas de glissement⇒ Si M.a(t) ≥ Hu glissement tant que vitesse relative (VD – VB) > 0
Cuira et Brulé (2017)
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• Stabilité au glissement : évaluation des déplacements irréversibles
Revue du niveau de sismicité
a(t) vr(t)
adsb
t t t
Accélération Vitesse relative Déplacement irréversibleΔur
∑=
−≈
n
1i dsb
imax,imax,
2i
r aa
a2ΔtΔu 1
Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018
Cuira et Brulé (2017)
Page 24F. Cuira – 2018
• Justification parasismique d’un ouvrage sur radier général
• Traitement du risque de liquéfaction par vibroflottation avecincorporation « ciblée » du ballast
• Etat limite sismique = « état pour lequel il y a apparition dedéplacements irréversibles d’une amplitude inacceptable » (EC8)
• Intérêt des modèles en déplacements en complément desanalyses pseudo-statiques classiques
SynthèseJournée d'étude géo-sismique 15/03/2018
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Merci de votre attention !
Construction de 8 réservoirs LNG sur inclusions rigides au Koweit