1 - Titre du document - 19/03/2012

ANALYSES SISMIQUES NON-LINEAIRES DES STRUCTURES DE GENIE CIVIL-Benchmark KARISMA

EDF/SEPTEN/GS/DSBONFILS N., TURPIN F.

15 Mars 2012

2 - JUA – Analyses sismiques non linéaires des structures - SEPTEN - 19/03/2012

Sommaire

I. Objectifs et contexte

II. Modélisation

III. Analyse des résultats

I. Objectifs et contextePour EDF, l’objectif est double :

Appliquer à l’échelle d’un exemple industriel, les méthodes de calculs sismiques avec prise en compte :

De l’Interaction Sol/Structure (ISS)

Du comportement non linéaire des structures (Loi de comportement GLRC_DM)

Mettre à l’épreuve nos méthodes par comparaison avec d’autres acteurs du nucléaire autour d’un cas réel.

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I. Objectifs et contexteRappel du contexte :

KARISMA (KAshiwazaki-Kariwa Research Initiative for Seismic Margin Assessment ) proposé par l’AIEA

Informations du site

Centrale Nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa (plus grande centrale nucléaire construite dans le monde)

Le séisme de Niigataken-Chuetsu-Oki (2007) – Intensité sismique de 6.8

Niveau sismique > niveau de dimensionnement (Japon)

Accélérogrammes mesurés en champ libre et sur 2 points de contrôle (Spectres de planchers)

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©Google ©ZENRIN

10km

30km

Epicenter

KK site

©Google ©ZENRIN

10km

30km

Epicenter

KK site

Localisation du séisme

I. Objectifs et contexteRappel du contexte :

Rappels des différentes phases du Benchmark :

Phase I : Mise en place du modèle + calcul statique + analyse modale + analyse de la colonne de sol

Phase II : calcul dynamique avec le NCOE comme signal d’entrée

Intégration à la phase III du benchmark :

Analyse de marges

Soumettre la structure à des chargements sismiques croissants

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II. ModélisationGéométrie et maillage

Modèle 3D Eléments Coque (DKT et DKTG), Poutres (POU_D_T, POU_D_E), Barres (BARRE) et masses ponctuelles

Maillage paramétrique en script python Salome/GEOM pour contrôler la taille de maille

Modélisation de l’ISS :

Ressorts de sol (modèle non linéaire équivalent)

• Ressorts répartis sous le radier du bâtiment, établis par le calcul des impédances de fondation (Interface Code_Aster/Miss3D).

• Le logiciel CyberQuake est utilisé pour prendre en compte la dégradation des modules de sol par un modèle linéaire équivalent.

• NB : La modélisation en linéaire équivalent reste discutable compte tenu des déformations dans le sol.

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~25m

~50m

~50m

II. ModélisationLois de comportement

Loi globale GLRC_DM, pour le comportement endommageant du béton armé sur les éléments de plaque.Hypothèses de la loi :

Utilisation de DEFI_GLRCGain de temps considérable

Facilité d’implémentation sous aster.

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•Représentation du comportement élastique•Représentation du mécanisme d’endommagement du béton (perte de rigidité)•Représentation de la reprise de raideur des aciers en traction•Limite de plasticité des aciers non atteinte a priori•Pas d’adoucissement lors de la fissuration du béton•Prise en compte des effets de fermeture de fissures.

II. ModélisationConditions aux limites

Base encastréeUn premier calcul sur base encastrée a été réalisé

• Analyse « Pushover »• Analyse Dynamique

ISS (Interaction Sol-Structure)Un second calcul sur ressorts de sol

• Analyse « Pushover » (avec un jeu de ressorts de sol)

• Analyse Dynamique (avec 4 jeux de ressorts de sol calés sur des stratigraphies prenant en compte la dégradation du sol en fonction des niveaux de séisme 1NCOE, 2NCOE, 4NCOE, 6NCOE)

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III. Analyse des RésultatsCalculs effectués

Push-Over (rappel de la méthode)Analyse quasi-statique non-linéaire sous

chargement monotone croissantCourbe de capacité Force-Déplacement

Force : Effort Tranchant à la baseDéplacement : déplacement d’un point de contrôle (centre de masse-point CP2)

Courbe de demande Spectre de réponse � conversion au format ADRS (spectre de demande)

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2ωa

D =

III. Analyse des RésultatsCalculs effectués

Push-Over

Détermination des points de performanceIntersection de la courbe de capacité et de la courbe de demande

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III. Analyse des résultatsRésultats

Résultats push-overRésultats obtenus par EDF

Comparaison avec les autres participants

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III. Analyse des résultatsRésultats

Résultats Analyse dynamique (comparaison élastique – non linéaire – réalité pour le niveau 1NCOE en ISS)

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0.01

0.10

1.00

10.00

0.10 1.00 10.00 100.00

Pse

ud

o-a

ccé

léra

tio

n (

g)

Fréquences (Hz)

Comparaison NL - Lin - Enregistrement

Post-traitement étage 23m - Direction X

Calcul NL

Calcul

Linéaire

Enregistre

ment

Comportement linéaire confirmé pour ce niveau de séisme

III. Analyse des résultatsRésultats

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1. Résultats cohérents avec les enregistrements pour 1NCOE

2. Dispersion des résultats pour des niveaux de séisme au-delà.

III. Analyse des résultatsRésultats

Animation 1NCOE

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III. Analyse des résultatsConclusions

Le Benchmark a permis :de confronter les modèles non-linéaires de béton armé utilisés par EDF à d’autres participantsde mettre en pratique les méthodes avancées de calcul développées par EDF sur un bâtiment complet

Les résultats obtenus mettent en lumière :Une forte dispersion autour de la moyenne des résultats entre les participantsDes résultats obtenus par EDF se situant généralement dans la moyenne des résultats des candidats

Axe d’étude : Difficultés de convergence sur les PMF.

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION !!!

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ANNEXES

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Comportement du sol pour le niveau 1NCOE

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Comportement du solSeule la couche de remblai concentre les phénomènes non linéaires:

Déformations importantes : >> 1E-3 pour les remblais / ~0.4E-3 pour le rocher et l’argile

Modules fortement dégradés : 40 à 90% dans les remblais / <10% pour le rocher et l’argile

L’analyse de l’effet de site par une modélisation linéaire équivalent est limitée au niveau du remblai (déformation >> 10-3). Ceci est cohérent avec les observations: tassements sismo-induits observés de près de 1mètre.

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000

Dégradation du module de cisaillement G/G0

G/G0 - Direction X

G/G0 - Direction Y

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

Déformation maximale (%)

Dégradation importante de

module dynamique dans les sédiments

En dehors de la tolérance pour le

linéaire équivalent

Yasuda (argile)Yasuda (argile)

Yasuda (argile)

Sable

Nishiyama (Roche)

Nishiyama (Roche)

Nishiyama (Roche)

Pas de comportement non

liénaire

Unité 7 : ISS

Bâtiment réacteur

Unité 5Enregistrementen champ libre