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1 Renforcement sismique d’établissements scolaires aux Antilles 30/ 08 / 2013

Renforcement sismique d’établissements scolaires aux Antilles

Anjeza SHENA 30/08/2013


A B C D

▏ Introduction ▏ Evaluation sismique ▏ Renforcement sismique ▏ Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA


Introduction ► Présentation des diverses typologies ► Objectifs recherchés ► Typologie simplifiée retenue ► Démarche


Présentation des diverses typologies A I Introduction

Ecole primaire de Presqu’ile Ecole primaire de Durand

Ecole primaire de Gondeau Ecole primaire du Bourg


Objectifs recherchés

► Définir des méthodes d’évaluation sismique applicables aux ouvrages existants,

► Définir des méthodes de renforcement : > ne demandant aucune installation lourde de chantier, > ne demandant aucun moyen de levage lourd, > pouvant être mises en œuvre par des campagnes

successives, > ne demandant pas la fermeture de l’ensemble des

locaux administratifs ou scolaires, ► Définir des méthodes de renforcement

industrialisables pouvant être mises en œuvre par des entreprises guadeloupéennes ou martiniquaises.

A I Introduction


Typologie simplifiée retenue A I Introduction

(Basée sur l’école primaire du Bourg à Saint-Joseph en Martinique)

Longueur : 35,20 m / Largeur : 10,44 m / Hauteur : 6,48 m

Masse concentrée plancher haut du rez-de-chaussée : 435,00 t

Masse concentrée plancher haut du premier étage : 282,30 t

Masse totale: 717,30 t


Typologie simplifiée retenue A I Introduction

Elévation transversale

Plancher haut du rez-de-chaussée


Démarche A I Introduction

Evaluation sismique

Renforcement sismique

Ana

lyse

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tique

non

-liné

aire

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men

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ssiv

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Evaluation sismique ► Description de l’analyse en poussée

progressive ► Analyse en poussée progressive ► Rotation de corde ultime ► Rotation de corde ultime (approche

expérimentale) ► Rotation de corde ultime (approche

théorique)


Description de l’analyse en poussée progressive B I Evaluation sismique

Définition de la courbe de capacité



Transformation du système multi-modal en un système mono-modal



Spectres élastiques, spectres anélastiques, spectres de capacité


Analyse en poussée progressive B I Evaluation sismique

Eléments multi-fibres – Poteaux et poutres

Discrétisation de la section en béton armé

SE

IS

MO

ST

RU

CT



Lois de comportement non-linéaires

Béton – Mander-Priestley-Park [1988], Martinez-Rueda-Elnashai [1997]

Armatures – Menegotto-Pinto [1973], Filippou-Popov-Bertero [1997]



Courbe de capacité et courbe de capacité idéalisée Vidic-Fajfar-Fischinger [1994], Fajfar-Gaspersic [1996]

Facteur de conformité : 0,033 / Effort total à la base maximal : 289 kN



Spectre élastique, spectre anélastique et spectre de capacité Vidic-Fajfar-Fischinger [1994], Fajfar-Gaspersic [1996]


Rotation de corde ultime B I Evaluation sismique

Augmentation de la capacité de résistance et de déformation du béton confiné Rotation

de corde

Approche expérimentale

Approche théorique


Rotation de corde ultime (approche expérimentale) B I Evaluation sismique

Rotation de corde de calcul, élastique et ultime Panagiotakos-Fardis [2001], Biskinis [2007], Biskinis-Fardis [2004-2007]

Les vérifications sont faites pour les sections hautes des poteaux du rez-de-chaussée.



Poteaux défaillants à l’incrément 40



Rotation de corde de calcul, élastique et ultime Panagiotakos-Fardis [2001], Biskinis [2007], Biskinis-Fardis [2004-2007]

Les vérifications sont faites pour les sections hautes des poteaux du rez-de-chaussée.



Poteaux défaillants à l’incrément 41


Rotation de corde ultime (approche théorique) B I Evaluation sismique


Rotation de corde ultime (Comparaison entre approches théorique et expérimentale)

B I Evaluation sismique

Type d’approche

Approche théorique - Modèle de confinement de MANDER J.B., PRIESTLEY M.J.N. et PARK R.

0,391 0,0183 0,0892 0,0204 0,0261 0,0465

Approche théorique - Modèle de confinement, décrit à l’Article A.3.2.2 (8)b) de la NF EN 1998-3

0,323 0,0183 0,0697 0,0204 0,0158 0,0362

Approche théorique - Modèle de confinement, décrit à l’Article 3.1.9(2) de la NF EN 1992-1-1

0,737 0,0183 0,0547 0,0204 0,0239 0,0443

Approche expérimentale – Article A.3.2.4(2) à (4) et A.3.2.2(2) à (5) de la NF EN 1998-3

0,0183 0,0254 0,0206 0,0460


Renforcement sismique ► Méthode de renforcement

standardisée ► Analyse en poussée progressive ► Rotation de corde ultime (approche

théorique)


Méthode de renforcement standardisée C I Renforcement sismique

► Chemisage métallique rempli par injection sous pression d’un mortier à matrice cimentaire à résistance élevée, à retrait compensé et à expansion contrôlée.

► Acier S235 de qualité JR ► Boulonnerie HR apte à la précontrainte (classe 8.8 ou

10.9)



Vue en perspective du bâtiment renforcé

Poteaux renforcés



Modélisation de la section renforcée

0,40

m

0,32 m

Chemisage acier S235

Mortier de C60/75

Section existante du poteau

Eléments multifibres - Poteaux renforcés

SE

IS

MO

ST

RU

CT


Analyse en poussée progressive C I Renforcement sismique

Courbe de capacité et courbe de capacité idéalisée Vidic-Fajfar-Fischinger [1994], Fajfar-Gaspersic [1996]

Facteur de conformité : 0,104 / Effort total à la base maximal : 757 kN



Courbe de capacité et courbe de capacité idéalisée avant et après renforcement

Facteur de conformité : 0,033-0,104 / Effort total à la base maximal : 289 - 757 kN



Spectre élastique, spectre anélastique et spectre de capacité Vidic-Fajfar-Fischinger [1994], Fajfar-Gaspersic [1996]


Rotation de corde ultime (approche théorique) C I Renforcement sismique

Modèle de confinement

MANDER J.B., PRIESTLEY M.J.N. et PARK R.

0,391 0,0134 0,1626 0,0150 0,0549 0,0699

Article A.3.2.2 (8)b) de la NF EN 1998-3 0,343 0,0134 0,0697 0,0150 0,0485 0,0635

Article 3.1.9(2) de la NF EN 1992-1-1 0,754 0,0134 0,0547 0,0150 0,0946 0,1096

Modèle de confinement

Avant renforcement Après renforcement MANDER J.B., PRIESTLEY M.J.N. et PARK R. 0,0465 0,0699 (+50%)

Article A.3.2.2 (8)b) de la NF EN 1998-3 0,0362 0,0635 (+75%)

Article 3.1.9(2) de la NF EN 1992-1-1 0,0443 0,1096 (+147%)


Rotation de corde ultime (approche théorique) C I Renforcement sismique

Rotation de corde de calcul avant et après renforcement


Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA ► Modélisation LS-DYNA ► Analyse en poussée progressive LS-

DYNA ► Résultats LS-DYNA ► Résultats SEISMOSTRUCT


Modélisation de la structure avec LS-DYNA D I Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA

► Premier modèle (modèle précis)

Modélisation des éléments béton comme élément «Solide» et des armatures comme élément «Bar»

Estimation de la durée de calcul : 9405 heures



► Deuxième modèle (dalle rigide)

Modélisation des éléments poutres et poteaux comme élément «solide», la dalle comme élément «coque» (matériau rigide) et les armatures comme élément «Bar». Durée effective de calcul : 7 heures 53 min


Modélisation de la structure en LS-DYNA D I Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA

► Deuxième modèle (dalle rigide)



► Troisième modèle (Déplacement identiques)

Durée effective de calcul: 6 h 26 min

Modélisation des éléments poutres et poteaux comme élément «solide», les armatures comme élément «bar» et l’effet de la dalle sur la structure est introduit en contraignant les têtes de poteaux pour chaque étage à se déplacer de manière identique.



Matériaux : Béton : matériau non-linéaire CSCM_CONCRETE Armatures : matériau non-linéaire PLASTIC_KINEMATIC Liaison béton-armatures : Constrained_LANGRAGE_IN_SOLID

Autres données : Identique aux données SEISMOSTRUCT


Résultats LS-DYNA D I Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA


Résultats SEISMOSTRUCT D I Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA

Durée effective du calcul : 28 sec


Comparaison LS-DYNA / SEISMOSTRUCT D I Comparaison des résultats SEISMOSTRUCT – LS-DYNA


Conclusions

► Points forts:

> Nous avons défini une méthode d’évaluation au séisme applicable aux bâtiments existants dans l'état non renforcé et renforcé basée sur la NF EN 1998-3.

> Simplicité de mise en ouvre des renforcements (travaux légers et procédé industrialisable)

► Points faibles:

> La méthode théorique développée pour l'état renforcé doit

être approfondie validée par l’expérimentation.


MERCI

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