Upload
buitu
View
232
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Earthquake Engineering and Structural Dynamics Research CenterCentre de recherche en génie parasismique et en dynamique des structuresDépartement de génie civil, Faculté de génie
CRGP
RRééhabilitationhabilitation sismiquesismique des des poteauxpoteaux en en bbéétonton armarméé de de
viaducviaduc àà l'aidel'aide de de matmatéériauxriauxcomposites composites
Nathalie Roy, Patrick Paultre et Jean Proulx
INFRA2007 5 au 7 novembre 2007Sheraton Laval et Centre des congrès de Laval
CRGP 2
ObjectifsObjectifs
Optimiser une méthode de renforcement consistant à confiner les poteaux à l’aide de polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC)
• Objectifs de performance
• Critères de déplacement
Évaluer la capacité sismique des poteaux
Évaluer la performance de la réhabilitation à l’aide d’essais pseudo-dynamique par sous-structures
CRGP 3
SSéélection du pont typelection du pont type
CNBC 1995 : 475 ans PGA = 0,12 g
CNBC 20052500 ansPGA = 0,40 g
Analyse statique: Méthode N2 (Fajfar, 1999)Analyse dynamique: Prédiction des essais
Ruaumoko 3D Modèle numérique non-linéaire
CRGP 4
Essais dynamiques Essais dynamiques soussous--vibrationsvibrations ambiantesambiantes
Calibration du modèle dans le domaine linéaireDécomposition dans le domaine fréquentiel avec le logiciel ARTeMIS Extractor
Capteur de vitesse direction verticale Capteur de vitesse direction transversale
références
0 m 9 m 18 m 27 m 36 m 45 m 54 m 63 m 72 m 81 m 90 m 99 m 108 m
f =3,223 Hzexp
1 mode verticaler
f =2,637 Hzexp
1 mode transversaler
f =4,004 Hzexp
2 mode transversale
f =3,613 Hzexp
1 mode torsionneler
f =5,078 Hzexp
2 mode torsionnele
f =8,301 hzexp
3e mode transversal
CRGP 5
Matrice de performanceMatrice de performance
Objectifs de performance• Opérationnel• Objectif intermédiaire
• Limiter les dommages
• Survie et sécuritéCritères de performance• Endommagement
mineur, moyen ou important
Aléa sismique• Spectre d’aléa
sismique uniformisé
Programme expérimental
Dommages
modérés
Niveau de performance
Région d’activitésismique modérée
(475 ans)
Région d’activitésismique modérée
(2500 ans)
Région d’activitésismique élevée
(2500 ans)
Aucuns
dommagesDommages
sévères
Niv
ea
ud
eco
nce
ptio
np
ara
sis
miq
ue Performance inacceptable
Ponts
d’urgence
Ponts
desecours
Autres
ponts
CRGP 6
CritCritèères de performance typiques et res de performance typiques et endommagement correspondant endommagement correspondant ((GhobarahGhobarah, 2004), 2004)
Capacité ultime
Plastification
Fissuration
Effondrement
Extrême
InélastiqueÉlastique
SévèreIrréparableRéparableMineur
Utilisationimmédiate
Opérationel
Sauvegardede vie humaine
Prévention del’effondrement
Près del’effondrement
Comportement
Endommagement
Forc
ela
téra
le
Performance(Vision 2000)
Déplacement
CRGP 7
ÉÉvaluation de la capacitvaluation de la capacitéé sismiquesismique
Réhabilitation de la structure pour l’aléa sismique sévère :• Demande en ductilité µ∆=1,92
Sa
(g)
Sd (m)
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
T =0.358seq
��c=1.52
Spectre de capacité
Région d’activité sismique modérée
475 ans
100 ans
2500 ans
Spectre inélastique R=1.92
2500 ans
Région d’activité sismique élevée:
{
��d=1.92
{
CRGP 8
Comportement des sections confinComportement des sections confinééesesPrédiction de la réponse de la section confinée : • modèle de Eid et Paultre (2006)
• Considère l’effet de confinement par :
• L’armature transversale• Les PRFC
• WMNPhi (programme d’analyse sectionnelle)
Sectionsans PRF
Sectionavec PRF
Déformation axiale, �c
�’c �’cc �cu
f’c
f ’cc
fcu
Contr
ain
teaxia
le,
f c
PRF et acier transversal
PRF
Acier transversal
Béton non-confiné
CRGP 9
Analyse Analyse sectionnellesectionnelle àà ll’’aide de aide de WMNPhiWMNPhi
�c
fc
PRF et acier transversal
PRF
Acier transversal
Béton non-confiné
CRGP 10
RRééhabilitation bashabilitation baséée sur des e sur des critcritèères de dres de dééplacementplacement
,requis
11
3 12
u
p py l l
l l
�
� ��
�� �
� � �� � ��
2. Calculer la demande en ductilité sectionnelle correspondante(Park et Paulay, 1975)
, requis 1,92u
y
��
�� �
�
1. Déterminer la demande cyclique en déplacement
,requis
11
3 12
u
p py l l
l l
�
� ��
�� �
� � �� � ��
2. Calculer la demande en ductilité sectionnelle correspondante(Park et Paulay, 1975)
, requis 1,92u
y
��
�� �
�
1. Déterminer la demande cyclique en déplacement
0,044p ybl g d f� �
où la longueur de rotule plastique équivalente est calculée à partirde la relation suivante (Priestley et al. 1996)
CRGP 11
RRééhabilitation bashabilitation baséée sur des e sur des critcritèères de dres de dééplacementplacement
où l’axe neutre est calculé à l’aide du logiciel de calcul de réponsesectionnelle moment-courbure WMNPhi
c
3. Calculer la déformation du béton à la fibre comprimée maximum requise
requis requisc� ��
4. Calculer la déformation du béton à la fibre comprimée maximum fournie etl’épaisseur de PRFC correspondante (Lam et Teng 2004)t
0,45
0requis
0 0 0
21,75 5,53
fsh hy fu fuec
c c c c
A f tEk
sD f Df
� �� �
�
� �� � � � �� � � �
� �� � � �
fourni requis� ��
5. Calculer la ductilité cyclique en déplacement de la section confinée
, section confinée 2,80�� �
CRGP 12
RRééponse ponse momentmoment--courburecourbure
Comportement prévu à l’aide du modèle de Eid et Paultre
0.01 0.03 0.05
Courbure (rad/m)
Mo
me
nt
(kN
m)
0 0.02 0.040
500
1000
1500
2000
2500
�� = 3.19
��c = 1.52
Section non-confinée
�
� �� = 8.57
��c = 2.80
Section confinée
�
�
CRGP 13
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructuresmu cu r f+ + =
Dé
pla
ce
me
nt
imp
osé
Fo
rce
me
su
rée
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-structure testée Sous-structure virtuelle
CRGP 14
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructures
rmu u fc + =+
Dé
pla
ce
me
nt
imp
osé
Fo
rce
me
su
rée
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-structure testée Sous-structure virtuelle
CRGP 15
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructuresmu cu r f+ + =
Dé
pla
ce
me
nt
imp
osé
Fo
rce
me
su
rée
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-structure testée Sous-structure virtuelle
CRGP 16
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructuresmu cu r f+ + =
Dépla
cem
entim
posé
Forc
em
esuré
e
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-strucutre testée Sous-structure virtuelle
Dépla
cem
entim
posé
Forc
em
esuré
e
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-structure testée Sous-structure virtuelle
CRGP 17
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructuresmu cu r f+ + =
Dépla
cem
entim
posé
Forc
em
esuré
e
Procédé decontrôle
Lien réseau
ProcédéÉléments finis
F
F
F
Force transmise
Déplacementcommun
Sous-structure testée Sous-structure virtuelle
CRGP 18
Dispositions Dispositions constructivesconstructives
Échelle 1:3
310 mm15 - 10M
SECTION A-A
414 mm
100
mm
4138 mm
A A
414
mm
2098
mm
Étriers =� 6 mm@ 100 mm
BB
SECTION B-B
CRGP 19
Montage et instrumentationMontage et instrumentation
LVDT
LVDT2 LVDT
2 LVDT
LVDT
4 potentiomètresau sommet et à labase de chaquepoteau
150 mm
150 mm
Tigesinstrumentéespour chaquepoteau
CRGP 21
SousSous--structure structure virtuellevirtuelle
MatlabComportement linéaireÉchelle 1:3Calibration à l’aide des essais sous vibrations ambiantes
CRGP 22
Programme expProgramme expéérimentalrimental
1,45Élevée2500CNBC 20055
0,40--El Centro (pondéré)4
0,37Modérée2500CNBC 20053
0,18Modérée475CHBDC 2000Après réhabilitation
2
0,18Modérée475CHBDC 2000Avant réhabilitation
1
PGA (g)
Activitésismique
Période de retour(years)
DétailsEssai No.
CRGP 23
Essais Essais pseudopseudo--dynamiquesdynamiquespar par soussous--structuresstructures
Sous-structure testée
CRGP 24
PrPréédictions dictions RuaumokoRuaumoko
Intégration temporelle du système non-linéaire• Accélération moyenne constante de Newmark
Amortissement • Rayleigh modifié• 1,5% sur les deux premiers modes transversaux
Comportement non-linéaire concentré dans les zones de rotules plastiques• Relations moment-courbure générées avec le logiciel
WMNPhi• Détérioration de la rigidité avec le modèle de Takeda
CRGP 25
11erer niveau dniveau d’’intensitintensitéé
Traces temporelles – Déplacement
Avant et après réhabilitationCHBDC (S6-2000)Région d’activité sismique modérée475 ansPGA = 0,18 gEndommagement mineur
Dépla
cem
ent(m
m)
0
-2
-4
-6
2
4
6
0 1 2 3Temps (s)
Tapp = 0,139 s
umax = 4,14 mm
ExpérimentalEssai no. 1 (i1a)
Dépla
cem
ent(m
m)
0
-2
-4
-6
2
4
6
0 1 2 3T (s)emps
Essai no. 2 ( i1b)
Tapp = 0,128 s
umax = 4,52 mm
Expérimental
CRGP 26
11erer niveau dniveau d’’intensitintensitéé
Traces temporelles – Déplacement
Avant et après réhabilitationCHBDC (S6-2000)Région d’activité sismique modérée475 ansPGA = 0,18 gEndommagement mineur
Dépla
cem
ent(m
m)
0
-2
-4
-6
2
4
6
0 1 2 3Temps (s)
Tapp = 0,139 s
umax = 4,14 mm
ExpérimentalEssai no. 1 (i1a)
Tapp = 0,134 s
umax = 3,77 mm
Ruaumoko
Dépla
cem
ent(m
m)
0
-2
-4
-6
2
4
6
0 1 2 3T (s)emps
Essai no. 2 ( i1b)
Tapp = 0,128 s
umax = 4,52 mm
Expérimental
Tapp = 0,130 s
umax = 4,60 mm
Ruaumoko
CRGP 27
22ee niveau dniveau d’’intensitintensitééCNBC 2005Région d’activité sismique modérée2500 ansPGA = 0,37 gDommages réparables
El CentroPGA = 0,40 gDommages réparables
0 0,5 1 2 31,5 2,5 3,5
-12
0
-4
-8
4
8
12
Dépla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
Essai no. 3 (i2a)
Tapp = 0,127 s
umax = 10,28 mm
Expérimental
4 8 12 16 20
0
-5
-10
-15
5
10
15
0
Essai no. 4 ( i2b)
Tapp = 0,144 s
umax = 12,38 mm
ExpérimentalD
épla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
CRGP 28
22ee niveau dniveau d’’intensitintensitééCNBC 2005Région d’activité sismique modérée2500 ansPGA = 0,37 gDommages réparables
El CentroPGA = 0,40 gDommages réparables
0 0,5 1 2 31,5 2,5 3,5
-12
0
-4
-8
4
8
12
Dépla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
Essai no. 3 (i2a)
Tapp = 0,127 s
umax = 10,28 mm
Expérimental
Tapp = 0,126 s
umax = 10,66 mm
Ruaumoko
4 8 12 16 20
0
-5
-10
-15
5
10
15
0
Essai no. 4 ( i2b)
Tapp = 0,144 s
umax = 12,38 mm
ExpérimentalD
épla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
Tapp = 0,134 s
umax = 12,62 mm
Ruaumoko
CRGP 29
33ee niveau dniveau d’’intensitintensitééCNBC 2005Région d’activité sismique élevée2500 ansPGA = 1,45 gDommages importants
40
-20
-40
20
0
0 42 6
Dépla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
Essai no. 5 (i3a)
Tapp = 0,144 s
umax = 31,67 mm
Expérimental
CRGP 30
33ee niveau dniveau d’’intensitintensitééCNBC 2005Région d’activité sismique élevée2500 ansPGA = 1,45 gDommages importants
40
-20
-40
20
0
0 42 6
Dépla
cem
ent(m
m)
Temps (s)
Essai no. 5 (i3a)
Tapp = 0,144 s
umax = 31,67 mm
Expérimental
Tapp = 0,147 s
umax = 29,39 mm
Ruaumoko
CRGP 31
RRéésultatssultats
292
194
180
95
100
Vmax /Vmax, essai1
(%)
31,67
12,38
10,28
4,52
3,77
umax
(mm)
3,01262,98407,25 (1,45g)
1,18174,832813,24 (0,40g)
0,98162,527314,23 (0,37g)
0,4385,412018,02 (0,18g)
0,3690,010018,0*1 (0,18g)
µ∆Vmax
(kN)umax / umax, essai1
(%) K
(kN/mm)Essai No.
*Rigidité avant l’essai: 26,0 kN/mm
CRGP 32
DDééplacement relatif vs comportement, placement relatif vs comportement, endommagement et performanceendommagement et performance
Sauvegarde de vie
humaine
ImportantInélastique1,515 (1,45g)
OpérationnelRéparableLimite élastique0,504 (0,40g)
OpérationnelRéparableLimite élastique0,403 (0,37g)
Utilisation immédiate
MineurÉlastique0,212 (0,18g)
Utilisationimmédiate
MineurÉlastique0,171 (0,18g)
PerformanceEndommagementComportementDéplacement relatif (%)
Essai No.
CRGP 33
ConclusionsConclusions
Méthode de dimensionnement de réhabilitation basée sur des critères de déplacement• Mise en oeuvre• Validation
Nouveau modèle de confinement (Eid et Paultre, 2006):• Effet de confinement par l’acier transversal et les PRFC
Analyse non-linéaire• RUAUMOKO et WMNPhi
Essais dynamiques : un outil utile pour la calibration des modèlesEssais pseudo-dynamiques par sous-structuration• Mise en oeuvre