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Etude de cas : justification parasismique de trois réservoirs LNG de grand diamètre à Dunkerque Fahd Cuira Terrasol Journée d’étude du 15 Mars 2018

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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

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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

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Contexte du projet• Trois réservoirs LNG de 90 m de diamètre sur Dunkerque

Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018

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Contexte du projet• Trois réservoirs LNG de 90 m de diamètre sur Dunkerque

Journée d'étude géo-sismique 15/03/2018

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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

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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)

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( ) ( )∫∫ ≈= 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)

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• 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