les etudes sismiques chez tractebel … · presentation de tractebel engineering france ......

CHOOSE EXPERTS, FIND PARTNERSCHOOSE EXPERTS, FIND PARTNERS

LES ETUDES SISMIQUES CHEZ TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET BELLIERINSTITUT SEISM R. TAHERZADEH / G. POTIN / E. FROSSARD

DIRECTIONS TECHNIQUES GRANDS PROJETS & HYDRAULIQUE

SOMMAIRE

1. PRESENTATION DE TRACTEBEL ENGINEERING FRANCE (TEF)

2. LE SEISME dans les projets de TEF

OUVRAGES HYDRAULIQUES, OUVRAGES NUCLEAIRES, INDUSTRIELS, DEFENSE

3. QUELQUES EXEMPLES DE PROJETS AVEC PRISE EN COMPTE DU SEISME

4. PRISE EN COMPTE DE l’INTERACTION SOL-STRUCTURE, FLUIDE STRUCTURE

5. Activités R&D dans le domaine sismique chez TEF

GROUPES DE TRAVAIL, ARTICLES, THESES

Contacts : [email protected], [email protected], [email protected]

229 09 15INSTITUT SEISM

PRESENTATION DE TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET

BELLIER

3INSTITUT SEISM 29 09 15


• André Coyne, Ingénieur des Ponts et Chaussées

- à l’origine de la technique des barrages-voûtes en France et du saut de ski,

- et du principe de l’ancrage des ouvrages par tirants d’acier prétendus,

- conception de 70 barrages dans 14 pays

- … et de la corde vibrante!

NOTRE HISTOIRE

Création de Coyne et Bellier en 1947


NOTRE HISTOIRE CHEZ TRACTEBELCoyne et BellierS.A.

COB rejoint Electrobel

1862 1895 2001 20081986

TRACTIONEL

ELECTROBEL

20142009

ENGINEERING COMPANY

ENGINEERING DIVISION

201519771962


TRACTEBEL ENGINEERING DANS LE MONDE

• 33 Filiales dans le monde…

Latin AmericaBrazilChileColombiaEcuadorPanamaPeru

AfricaAlgeriaMoroccoNigeriaSouth AfricaTanzania

EuropeBelgiumCzech RepublicFranceGermanyGreeceItalyPolandRomaniaUnited Kingdom

Asia & Middle EastGeorgiaIndiaIndonesiaIraqKazakhstanKingdom of Saudi ArabiaPakistanPhilippinesQatarRussiaThailandTurkeyUnited Arab Emirates


• Projets dans environ 140 pays

PRESENCE DANS LE MONDE


ASIE

INDE

MOYEN ORIENT

TURQUIE

FRANCE

Siège: Gennevilliers France)

Agences: Lyon, Nice, Nimes, Monaco, Pierrelatte, Toulouse

AFRIQUE

ALGERIE

NIGERIA

SWAZILAND

TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) – AGENCES ET FILIALES


TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE)

Thermique HydroélectricitéEnergies

RenouvelablesEnergie Nucléaire

Transmission & Distribution Gaz & LNG

BâtimentsComplexes

TransportPorts et

Voies navigablesEnvironnement

ENERGIE

EAU & INFRASTRUCTURE

Capture et Stockage de CO2


• Ingénierie des grandes Infrastructures et de l’Energie,

• Maîtrise des risques des projets complexes, par la compréhension des enjeux techniques, économiques, sociaux et environnementaux et l’évaluation des aléas naturels,

• Propose des solutions innovantes et durables et répond auxobjectifs de fiabilité, sécurité et rentabilité.

NOTRE VOCATION

Depuis 1947, plus de 600 Projets de Barrage ont été étudiés à ce jour sur 65 ansdans 70 pays, 90 usines hydroélectriques (70,000 MW)

LEADER MONDIAL EN INGENIERIE HYDRAULIQUE

General Presentation of Tractebel Engineering France


GENIE CIVIL NUCLEAIRE

General Presentation of Tractebel Engineering France


De Marcoule (1954) à Taishan (2010) plus de 50 ans d’expérience

• Sur 437 NPP en opération dans le monde à la fin 2014,

60 ont une enceinte de confinement de conception Coyne et Bellier (14 %)

28 PW900 MW en France,

8 PW900 MW à l'international,

24 PW1300 ou 1450 MW en France

• Sur 55 NPP en construction dans le monde à la fin 2014,

18 ont une enceinte de confinement de conception Coyne et Bellier (33 %)

14 PW 900 MW (CPR 1000 programme en Chine)

4 EPR 1650 MW (en Finlande, en France et en Chine)

QUELQUES EXEMPLES DE PROJET

AVEC PRISE EN COMPTE DU SEISME



INGENIERIE NUCLEAIRE

FLAMANVILLE - EPRINTERACTION ENTRE

BÂTIMENTS

STRUCTURE PARTIELLEMENTENTERRÉE – SPECTRES DE

PLANCHER

IRE –FLEURUSPOST-FUKUSHIMA

CODE_ASTER, ANSYS, Z-SOIL…

LA HAGUE – CONDUITE POST-FUKUSHIMA


INDUSTRIELRÉSERVOIRS SOUS TALUS

φφφφi = 5.8mSarcophage béton

SPECTRE DE SITE

Horizontal pga=0.12g

Vertical pga=0.08g

ACCÉLÉRATIONS CQC –DIRECTION LONGITUDINALE

RÉSERVOIRS

TALUS

CODE_ASTER


OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone sismiqueASSUIT – EGYPTE

Mouvement tectonique

Sismicité



SPECTRES RETENUS TENANT COMPTE DES CONDITIONS DE SOL

Operating Basis Earthquake (OBE) pga=0.14g

Maximum Design Earthquake (MDE) pga=0.22g



POWERHOUSE SLUICEWAY

CODE_ASTER

Upstream

Downstream


OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueNEPAL – BUDHI GANDAKI



Maximum design Earthquake (MDE) pga=1.2g

Mw=8.2, profondeur =8km, distance 0 km

Caractéristiques du Modèle E.F.:

6449 nœuds415 éléments volumiques pour le barrage908 éléments volumiques pour la fondation



Exemple de déformées modales


OUVRAGES HYDRAULIQUES: barrages en zone très sismiqueROGUN - TAJDIKISTAN

Le plus grand barrage en enrochement en construction (335m) en zone sismique. Capacité de production possible : jusqu’ à 3600 MW

23

NOUVEL HOPITAL PRINCESSE GRACE - MONACO

INSTITUT SEISM 29 09 15

Bâtiments Complexes

24

Tractebel Engineering (France) / Coyne et Bellier est en charge de la conception :

• Des fondations,• Des murs de soutènement,• De la structure dont la conception parasismique



25

Block 1a

Block 3

Block 1b

Block 2

NOUVEL HOPITAL PRINCESSE GRACE - MONACO



26

REGLEMENTS SISMIQUES à MONACO

• Décret Ministériel no. 2003-351 du 11/06/2003• Classement et Règlement concernant la résistance au séisme applicable aux bâtiments

• Basé sur Norme Française NF P 06-013 (PS 92 – règles sismiques françaises pour les bâtiments)

• 4 classes de bâtiments : A, B, C and D• Bâtiments pour lesquels l’intégrité durant le séisme est d’une importance vitale pour la

protection civile, les forces de l’ordre, hopitaux, casernes de secours, énergie, télécommunications,etc,..

• Maintenir complètement les fonctions vitales médicales et fonctionsassociées dans les services tout le temps requis



• Zone de sismicité médiane an=2.2 m/s²

• Classe de Sol : S1

• Coefficient de comportement de 1 (q=1), spectre élastique (isolation)

27

Rappel des normes et règlements pour les systèmes d’isolation sismique

• Eurocode EN 1998-1 : Partie 1, chapitre 10 : Isolation Sismique

• NF EN 15129:2010 : Dispositif antisismiques

• NF EN 1337-3:2005 : appareils d’appuis structuraux, partie 3 : appareil d’appuis en élastomère

• Guide Technique SETRA : appareils d’appui en élastomère fretté

• AFPS90 : Recommandations pour la rédaction de règles relatives aux ouvrages et installations à réaliser dans les régions sujettes aux séismes

• Guide AFPS : Conception et réalisation d’établissements de santé en zone sismique (V. Davidovici)



28

4 PHASES SONT DEFINIES

• Phase 0 : Phase Préparatoire, construction du parking et détournement Avenue Pasteur• Phase 1 : Construction des ailes Sud principales• Phase 2 : Construction aile Nord-Est (4 ans plus tard)• Phase 3 : Construction aile Nord-West (4 ans plus tard)

Phase 1Blocks 1a, 1b

Phases 2&3Block 2Block 3

Infr

ast

ruct

ure

Pont

Parking

Fondations

29 09 15


INSTITUT SEISM

29

Etape 1: infrastructure

Etape 2: construction du bloc 1 Etape 3: construction du bloc 2 Etape 4: construction blocs 3 & 4

INSTITUT SEISME 29 09 15

4 PHASES SONT DEFINIES

• Phase 0 : Phase Préparatoire: construction du parking et détournement Avenue Pasteur• Phase 1 : Construction des ailes Sud principales• Phase 2 : Construction aile Nord-Est (4 ans plus tard)• Phase 3 : Construction aile Nord-West (4 ans plus tard)


30

MODELE ELEMENT FINIS


SCIA, Z-SOIL


31

ETAPE DE LA CONCEPTION

• Calculs de la structure sans l’isolation sismique ou système dissipatif• Dimensions des éléments structuraux trop importantes• Esthétique Architecturale non satisfaisante

• Etudes pour l’utilisation de système dissipatif (ex. Amortisseurs)• Taille trop grande

• Solution:

• ISOLATEURS SISMIQUES diminution de la Fréquence

• TCD’s bloqueurs éviter l’entrechoquement des blocs



32

JOINTS SISMIQUES VERTICAUX



33

ISOLATION VERTICALE : JOINT HORIZONTAL



34

PLAN D’IMPLANTATION DES APPUIS PARASISMIQUES



35

La charge sismique horizontale est transmise (par l’intermédiaire des voiles de transfert) aux cages d’escalier, qui sont sollicitées en compression/traction.

SHEAR WALLS and ‘MEGA-CORES’ for LATERAL STABILITY



36

Ces équipements fonctionnent comme des ceintures de sécurité: leur comportementest fonction de la vitesse de sollicitation(fonction du type de TCD – entre 0.5mm/s to 5mm/s)

- Action à grande vitesse (=séisme) lien rigide (=grande rigidité)- Faible vitesse déplacement libre (l’équipement est ‘inactif’: effet thermique)

BLOQUEURS (NF EN 15129 )

Caractéristiques géométriques of TCDDiagrame théorique charge (kN) vs course (mm)



PRISE EN COMPTE DE L’INTERACTIONSOL-STRUCTURE

FLUIDE-STRUCTURE


38INSTITUT SEISM

Effet de l’Interaction Sol-Structure / Fluide-Structure

Augmentation de la flexibilité du système

Amortissement dû au rayonnement

Inertie supplémentaire du sol, de la fondation et du fluide.

29 09 15

39INSTITUT SEISM

Artvin dam

Hauteur 180 m

Longueur en crête 278 m

Volume du réservoir 167x106 m3

Capacité 332 MW

PGA 0,3 g

29 09 15

40INSTITUT SEISM

Rappel

Approche Westergaard

Méthode aux Eléments Finis (FEM)

Méthode couplée BE-FE

Comportement non-linéaire

Calculs coûteux

Frontières absorbantes

Géométrie complexe 3D du réservoir

Calcul rapide

Comportement non-linéaire

Simple à utiliser

Conservatrice

FEM (DIANA)

WESTERGAARD

FEM-BEM (MISS3D)

29 09 15

41INSTITUT SEISM

Méthode couplée BE-FE

ΩΒ(FEM)

ΩF(BEM)

ΩS(BEM)

La méthode de sous-structuration est couramment utilisée pour étudier lesproblèmes d’interaction entre différents sous-domaines.

Dans cette méthode, le corps du barrage est modélisé par des élémentsfinis (FE) et le réservoir par des éléments frontières (BE).

29 09 15

42INSTITUT SEISM

Réponse harmonique du barrage en crête

1st 2nd

Le système IFS crée de nouvelles résonances qui apparaissent à des fréquencesinférieures à celle du corps du barrage à base fixe.

Le fluide compressible réduit fortement la réponse du barrage grâce àl'absorption d'énergie par l'amortissement supplémentaire dû au rayonnementde l'onde dans le réservoir semi-borné.

29 09 15

43INSTITUT SEISM

Comparaison entre l’approche simplifiée et le modèle FE-BE

L'approche Westergaard est conservatrice dans la conception des barrages voûtes de grande hauteur vis-à-vis des sollicitations sismiques.

29 09 15

44INSTITUT SEISM

Extension en mer

Le projet d’extension en mer de Monaco est situé dans l’Anse du Portier, entre leFairmont Hôtel et le Grimaldi Forum. Son emprise générale, d’environ 6 hectares, apour dimensions : Environ 400 m dans la direction Nord – Sud, parallèlement à la côte ; Environ 180 m dans la direction Est – Ouest, perpendiculairement à la côte.

29 09 15

45INSTITUT SEISM

Extension en mer

Ce projet consiste en la pose d’une ceinture de caissons, la mise en place d’unremblai à l’arrière des caissons, et la réalisation d’un nouveau quartiercomprenant notamment des immeubles résidentiels, des surfaces commerciales,des immeubles tertiaires, des villas de luxe, des parkings, ainsi que l’extension duGrimaldi Forum.

29 09 15

46INSTITUT SEISM

Analyse de l’interaction sismique structures-remblais-caissons :

L’évaluation des efforts sismiques transmis aux caissons L’évaluation des efforts (cinématiques et inertiels) dans les fondations Le but de ces calculs est d’examiner la cohérence des résultats obtenus avec

ceux des modèles 2D, d’apprécier la pertinence d’une approche des calculs 3Dcompte tenu des spécificités des entités constructives et d’identifier lesapports particuliers d’un modèle 3D par rapport à un modèle 2D.

A

A

Coupe A-A

29 09 15

ACTIVITÉS R&D DANS LE DOMAINE SISMIQUE

CHEZ TRACTEBEL ENGINEERING (FRANCE) / COYNE ET BELLIER


CHATAIGNER J., ALLIARD P.M., POTIN G., IAEA-ISSC/EBP PHASE 2 - WA TASK 2.3, HYBRID SIMULATION OF SEISMIC ISOLATION, 2015-2016

POTIN G., IAEA-ISSC/EBP PHASE 2 / WA 2 TASK 2.1 SOIL STRUCTUR E INTERACTION, 2015

CHALIVAT P., ROBY M., AFPS-FONDATIONS PROFONDES, 2014-2015

CHATAIGNER J., POTIN G., SECOURGEON E., IAEA-ISSC - WG 2.1 - SEISMIC ISOLATION SYSTEMS , 2013-2014

POTIN G., GUIDES TECHNIQUES SEISME ICPE, MEDDTL-GICPER-AFPS-SNCT, 2011-2014


GROUPES DE TRAVAIL

SI-CHAIB A., BOURAHL-A N., ELAICHI A., MAZIDI W. , “IDENTIFICATION EXPERIMENTALE DES CARACTERISTIQUES MODALES D’UN BARRAGE EN ENROCHEMEN T”, 9E COLLOQUE AFPS, MARNE LA VALLEE, 30/11-02/12/2015

CHATAIGNER J., POTIN G. , “APPLICATION OF SMA METHOD TO SEISMICALLY ISOLATED NUCLEAR STRUCTURES”, CONFERENCE SMIRT23, MANCHESTER, 20-24/08/2015

TAHERZADEH R., MOLIN X., POTIN G., « FLUID-STRUCTURE INTERACTION IN SEISMIC ANALYSIS OF ARCH DAMS”, CAMBRIDGE, SECED2015, 12-13/07/2015

ROBY M., VANDEPUTTE D., FOURNIDIERE C., “IMPROVEMENT OF THE MODELING OF SEISMIC SOIL-STRU CTURE INTERACTION FOR EMBEDDED BUILDINGS CONSIDERING NON- LINEAR SOIL BEHAVIOR”, COLLOQUE TINCE 2ND, 02-05/09/2014

BAGHERY S., CHATAIGNER J., DAUM G., FAYE-CHELLALI A ., THOLLARD X. , “SEISMIC ISOLATION AND DISPLACEMENT CONTROL FOR THE NEW HOSPITAL IN MONACO” , 15TH EUROPEAN CONFERENCE ON EARTHQUAKE ENGINEERING, ISTANBUL, 20-25/08/2014

CHATAIGNER J., SECOURGEON E. , “USING SMA METHOD TO ASSESS MARGINS OF SEISMICALLY ISOLATED STRUCTURES”, IAEA PLENARY MEETING OF THE INTERNATIONAL SEISMIC S AFETY CENTRE-SPECIAL SESSION 2, VIENNA, 27-28/03/20 14

CHATAIGNER J., SIMEONI L. , NADJARIAN A. , « ASSESSING SEISMIC CAPACITY OF NUCLEAR STRUCTURES USING SMA METHODOLOGY - PRACTICAL APPLICATION EXAMPL ES”, COLLOQUE TINCE 1ST, 29-31/10/2013

TAHERZADEH R., EID N., DAUX C., « AN EFFICIENT NUMERICAL MODEL BASED ON THE COUPLE FIN ITEELEMENTS-BOUNDARY ELEMENTS METHOD FOR SEISMIC ANALYSIS O F ARCH DAM-RESERVOIRINTERACTION», INNOVATIONS APPROACHS TO GLOBAL CHALLENGES, HYDRO 20 12


LISTE D’ARTICLES

ROSIN-CORRE N., NORET C., BORDES J-L. “L’AUSCULTATION PAR CAPTEURS A CORDES VIBRANTES: 80 AN SDE RETOUR D’EXPERIENCE”, AUSCULTATION DES BARRAGES ET DES DIGUES. COLLOQUE DU COMITE FRANÇAIS DES BARRAGES ET RESERVOIRS

COCHET P., HOONAKER M., LIGNIER P., LINO M., MERCKLE S., POUPART M. , “PRÉPARATION D’UNERÈGLEMENTATION SISMIQUE DES BARRAGES EN FRANCE”, 24EME CONGRÈS DES GRANDS BARRAGES, Q.93 R.12, KYOTO, 2012

GRENIER D., SI-CHAÏB A., ALAMI A. , “NONLINEAR BEHAVIOUR OF A ROLLER COMPACTED CONCRET E DAM UNDER STRONG EARTHQUAKE”, 6TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ROLLER COMPACTED CONCRET E (RCC) DAMS, SPAIN, 2012

GIRARD J.C., DEMIRDACHE M., DIEL G., BABINI C., PORCELLI P. , “EARTHQUAKE DESIGN OF A GATED SPILLWAY USING THE 3D FINITE ELEMENT METHOD FOR THE THEUN HINBOUN EXPANSION PROJECT (THXP) IN LAOS”, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON DAMS FOR A CHANGING WORL D, KYOTO, 05/06/2012

TARDIEU B., SI-CHAIB A., MAROUK M., BIBI M. , “DAM SHAPE ADAPTATION RESULTING FROM STRONG EARTHQUAKE CONTEXT”, DAMS AND RESERVOIRS UNDER CHANGING CHALLENGES, INTE RNATION COMMISSION ON LARGE DAMS INTERNATIONAL SYMPOSIUM, LUCERNE, SUISSE, 27/05-01/ 06/2011

PIMENTEL-TORRES-GASPAR A., NIETO-GAMBOA C., LOPEZ-CABALLERO F., “COUPLED INVERSE ANALYSIS OF LABORATORY AND IN-SITU DYNAMIC TESTS”, 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IACMAG, 2011

TARDIEU B., VAULOUP L., SI-CHAIB A., “CONSEQUENCES DES DÉPLACEMENTS IRRÉVERSIBLES SUR LE COMPORTEMENT SISMIQUE DES BARRAGES POIDS”, 8ÈME COLLOQUE NATIONAL AFPS 2011


LISTE D’ARTICLES


La R&D reste un domaine dans lequel TEF-COB continue à s’investir, à travers des

collaborations avec

- les Ecoles (Centrale Paris, Pont, Centrale et Mines Nantes,…)

- les Laboratoires (MSSMat, SUBATECH, GEM,…)

RECHERCHE-THESE

52INSTITUT SEISM

Thèse de doctorat

Nous développons depuis 1 an un Doctorat CIFRE avec l’Ecole Centrale sur lecomportement au séisme des barrages en béton ;Nous participons activement à la préparation en cours du Projet NationalBarrages et Séismes.

29 09 15

RECHERCHE-THESE

SEM (Spectral Element Method)

MERCI DE VOTRE ATTENTION…


Monocouche amorti sur substratum rigideMouvement incident en surface / mouvement incident

au substratum

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Am

plitu

de ξ = 5%ξ = 7%ξ = 10%ξ = 20%ξ = 30%

ωH/Vs

Séisme de Northridge - 17/01/1994 - Castaic Old Ridge Station

-4.00

1.00

6.00

0 5 10 15 20

Temps (s)

Acc

élér

atio

n (m

/s2 )

SAP2000

les etudes sismiques chez tractebel … · presentation de tractebel engineering france ......

Documents