Protection des ouvrages vis-à-vis du risque sismique Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie Environnementale INSA-Lyon Jean-Marie REYNOUARD Michael.

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1 Protection des ouvrages vis-à-vis du risque sismique Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie Environnementale INSA-Lyon Jean-Marie REYNOUARD Michael Brun Nicolas ILE Acteurs INSA:

2 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement Volonté européenne de se doter d’un code de construction parasismique performant (Eurocode 8)  Réseau de laboratoires impliqués dans des projets de recherche nationaux et européens Objectif scientifique : progresser dans la connaissance du comportement des ouvrages sous séismes : Prédiction du comportement sismique des structures en Béton Armé : approche locale Vulnérabilité des ouvrages CONTEXTE ET OBJECTIF SCIENTIFIQUE

3 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement Modèles locaux de comportement développés au laboratoire LGCIE de l’INSA (CAST3M) Compromis entre finesse des résultats et temps de calcul pour bâtiments complets élastoplastique biaxiale dans son état intègre orthotrope uniaxiale dans son état fissuré élastoplastique biaxiale dans son état intègre orthotrope uniaxiale dans son état fissuré PREDICTION DU COMPORTEMENT DE STRUCTURES SOUS SEISMES Modèle de Menegoto & Pinto (1973) effets cycliques flambement Modèle de Menegoto & Pinto (1973) effets cycliques flambement ACIER BETON LIAISON ACIER-BETON

4 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement Déformation acier (extrémité gauche) Isovaleurs des ouvertures de fissures Fissuration (ouv > 0.005) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 Hauteur (m) Déformation (x10 -2 ) Résultats globaux et schéma de fissuration conformes à l’expérience Identification de l’effort normal Déficiences des dispositions constructives : aciers rompus ou flambés au niveau des arrêts des barres du deuxième étage Résultats globaux et schéma de fissuration conformes à l’expérience Identification de l’effort normal Déficiences des dispositions constructives : aciers rompus ou flambés au niveau des arrêts des barres du deuxième étage Etat de fissuration à la fin des essais Temps (s) 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 Déplacement (cm) 2.00 1.00 0.0 -3.00 -2.00 4.00 3.00 -4.00 SEISME 1D MAQUETTE CAMUS 1 (TABLE VIBRANTE AZALEE, CEA/Saclay) : Échelle 1/3 de bâtiment de 4 étages SEISME 1D MAQUETTE CAMUS 1 (TABLE VIBRANTE AZALEE, CEA/Saclay) : Échelle 1/3 de bâtiment de 4 étages

5 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement SEISME 2D MAQUETTE CAMUS 2000-1 (AZALEE, CEA) Accord satisfaisant avec l’expérience: Apparition des fissures horizontales au niveau du rez de chaussée (rupture en flexion composée) Effet bidirectionnel de la sollicitation : dissymétrie des efforts normaux : un mur en forte compression, l’autre en faible compression qui ruine par rupture de l’acier Accord satisfaisant avec l’expérience: Apparition des fissures horizontales au niveau du rez de chaussée (rupture en flexion composée) Effet bidirectionnel de la sollicitation : dissymétrie des efforts normaux : un mur en forte compression, l’autre en faible compression qui ruine par rupture de l’acier Mur gauche Mur droit Isovaleurs de déformations verticales dans le béton (0.65 g) Etat de fissuration à la fin de l’essai

6 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement STRUCTURE TYPE : MUR T5 DU PROGRAMME SAFE (JRC/Ispra) : Voile court, fortement armé STRUCTURE TYPE : MUR T5 DU PROGRAMME SAFE (JRC/Ispra) : Voile court, fortement armé Géométrie VULNERABILITE SISMIQUE : Construction d’un modèle global à partir de l’échelle locale VULNERABILITE SISMIQUE : Construction d’un modèle global à partir de l’échelle locale Ferraillage

7 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement Test pseudodynamiques à niveaux croissants Prédiction de la ruine par écrasement du béton aux pieds des bielles diagonales cohérentes avec les essais Test pseudodynamiques à niveaux croissants Prédiction de la ruine par écrasement du béton aux pieds des bielles diagonales cohérentes avec les essais Variation de la fréquence propre au cours du temps Comportement local Dégradation de fréquence propre (expérimentale et numérique) de 6.7 Hz à 2 Hz au voisinage de la ruine  Rôle majeur sur le comportement global dégradé du voile Dégradation de fréquence propre (expérimentale et numérique) de 6.7 Hz à 2 Hz au voisinage de la ruine  Rôle majeur sur le comportement global dégradé du voile APPROCHE LOCALE

8 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement CHOIX D’UN INDICATEUR DE DOMMAGE NON CUMULATIF IDENTIFICATION DE LA FREQUENCE PROPRE EN FONCTION DE L’INDICATEUR DE DOMMAGE IDENTIFICATION DE LA FREQUENCE PROPRE EN FONCTION DE L’INDICATEUR DE DOMMAGE DEPLACEMENT MAXIMUM EN TÊTE - X FORMULATION Equation du mouvement 1 ddl (déplacement en tête) incorporant un couplage temporel fréquence-indicateur de dommage : CONSTRUCTION D’UN MODELE GLOBAL Voile SAFE : Structure essentiellement à 1 ddl et réserve de ductilité limitée

9 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement INDICATEURS DE NOCIVITE SISMIQUE Evaluation de la pertinence des indicateurs sismiques par corrélation avec les dommages (2125 accélérogrammes réels) 12 structures de fréquence propre initiale 1 Hz à 12 Hz Evaluation de la pertinence des indicateurs sismiques par corrélation avec les dommages (2125 accélérogrammes réels) 12 structures de fréquence propre initiale 1 Hz à 12 Hz Nouvel indicateur proposé: Nouvel indicateur proposé: Indicateurs sismiques classiques: PGA, PGV, I A, CAV, SPA(f 0 ) Indicateurs sismiques classiques: PGA, PGV, I A, CAV, SPA(f 0 )

10 Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie de l’Environnement TACHE 0: Réalisation des calculs linéaires par recombinaison modale TACHE A: Analyse du fonctionnement des structures basée sur une approche raffinée TACHE B: Evaluation de la réduction de la vulnérabilité par renforts composites à l’aide de la simulation numérique à l’échelle locale des matériaux TACHE C: Application à diverses situations: Validation. CONTRIBUTIONS AU PROJET ARVISE