SMART – Seismic design and best-estimate Methods Assessment for Reinforced concrete buildings subjected to Torsion and non-linear effects
L’évaluation du comportement sismique des structures en béton armé présentant des effets tridimensionnels tels que la torsion, représente une thématique de recherche intense dans le domaine du génie parasismique. Durant les dix dernières années, plusieurs campagnes d’essais sur structures en béton armé ont été réalisées en Europe de l’ouest. On peut citer le cas des voiles en béton armé tels que SAFE ou de structures à murs porteurs telles que CASSBA et CAMUS. La campagne SAFE a donné lieu à des essais pseudo dynamiques qui ont été réalisés à ISPRA CCR [1]. Les résultats obtenus ont permis de caractériser le comportement de voiles courts. Les voiles ont été sollicités par une quinzaine de séismes de nocivité croissante. Les résultats ont conforté quelques acquis comme par les modes de rupture et ont permis de justifier certains seuils comme la distorsion acceptable. Certains phénomènes particuliers ont été identifiés, comme la dépendance des marges sismiques à la fréquence d’excitation, la tendance des modèles numériques à surestimer la rigidité initiale et enfin, la capacité de ductilité de ce type de structures. Les campagnes CASSBA [2] et CAMUS [3] ont été réalisées au centre CEA de Saclay sur des structures à plusieurs étages. Les essais ont montré le bon comportement de ces maquettes au séisme, seulement des dommages mineurs ont été observés lors du séisme de dimensionnement. Ces campagnes expérimentales ont permis, non seulement d’améliorer les connaissances sur le comportement dynamiques des structures en béton armé, mais aussi de fournir des données de référence pour le développement de modèles numériques. Les résultats ont également donné lieu à quelques améliorations dans l’Eurocode 8.
Dans le but d’évaluer la résistance des bâtiments, dimensionnés selon les prescriptions applicables dans le domaine du nucléaire et destinés à résister à une sollicitation sismique, ainsi que celle des équipements qui y sont placés, le projet SMART 2008 a été lancé [4]. Une maquette représentative à l’échelle ¼ d’une partie d’un bâtiment électrique de type CPY a été conçue. (cf. Figures 1a and 1b). Cette maquette a été testée entre juin et juillet 2008 grâce à la table vibrante AZALEE de la plateforme TAMARIS, exploitée par le Laboratoire d’Etudes de Mécanique SIsmique (EMSI) rattaché au Service d’Etudes Mécaniques et Thermiques (SEMT) du Département de Modélisation des Systèmes et des Structures (DM2S) de la Direction de l’Energie Nucléaire (DEN) du CEA. Les résultats expérimentaux ont permis d’alimenter un benchmark international dont les objectifs étaient les suivants :
- évaluer les capacités des méthodes conventionnelles d’évaluation sismiques et de calcul des spectres de plancher;
- comparer les différentes approches de type best-estimate et le calcul des spectres de plancher utilisées par les participants au benchmark international pour tenter d’identifier une pratique partagée par l’ensemble de la communauté internationale.
Les résultats de ce benchmark ont été présentés lors d’un premier workshop qui a eu lieu en décembre 2010 au centre CEA de Saclay.
Pour continuer à améliorer la connaissance du comportement de ce type de structures, un nouveau programme baptisé SMART 2013 a été lancé en 2011. Un second benchmark international a vu le jour afin de compléter les résultats obtenus dans le cadre du projet SMART 2008. Les principales originalités du projet SMART 2013 par rapport à SMART 2008 sont les suivantes :
- les chargements sismiques considérés sont issus de signaux sismiques naturels et non synthétiques (hormis pour les signaux sismiques ayant un PGA faible);
- les signaux sismiques considérés sont de forte intensité;
- l’effet d’une réplique sismique est analysé.
Le benchmark international SMART 2013 a été lancé en février 2013. Une attention particulière a été accordée à la caractérisation des lois de comportements non linéaires utilisées par les participants et aux méthodologies utilisées pour permettre la propagation des incertitudes en vue de réaliser des études de vulnérabilité au moyen en déterminant les courbes de fragilité. De plus, des données expérimentales complémentaires ont été fournies aux participants afin de mieux maitriser les conditions aux limites pendant la simulation d’un essai sismique.
Un workshop de restitution rassemblant la communauté internationale de génie parasismique est prévu du 25 au 27 novembre 2014. Les objectifs sont d’échanger autour des pratiques d’évaluation sismique et des méthodes de calcul des spectres de plancher. De plus, les aspects liés à la prise en compte des incertitudes non seulement sur la sollicitation sismique elle-même mais aussi sur les paramètres d’entrée des lois de comportement seront également abordés.
Références
- Pegon P, Magonette G, Molina FJ, Verzeletti G, Dyngeland T (1998). Programme SAFE: Rapport du test T5. Technical Note, Joint Research Center.
- Coin A. (1993) CASSBA research report. FNB, CEA and MRT. Paris, France.
- Coin A. (1998) CAMUS 2000 research report. FNB, CEA and MRT. Paris, France
- Lermitte S., Chaudat T., Vandeputte D., Payen T., Viallet E. (2007) SMART 2008 : Evaluation de la fragilité d’un bâtiment de 3 étages présentant des effets tridimensionnels. 7ème Colloque National AFPS 2007 – Ecole Centrale Paris.
- B.Richard; F.Voldoire; M.Fontan; J.Mazars; T.Chaudat; N.Bonfils | February 2018 | SMART 2013: lessons learnt from the International Benchmark about the seismic margin assessment of nuclear RC buildings | Engineering Structures | 161 | 207-222 | https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.02.023
- B.Richard; S.Cherubini; F.Voldoire; P.-E.Charbonnel; T.Chaudat; S.Abouri; N.Bonfils | 15 February 2016 | SMART 2013: experimental and numerical assessment of the dynamic behavior by shaking table tests of an asymmetrical reinforced concrete structure subjected to high intensity ground motions | Engineering Structures | 109 | 99-116 | https://hal.inria.fr/hal-01634196
- B.Richard; P.Martinelli; F.Voldoire; T.Chaudat; S.Abouri; N.Bonfils | 1st January 2016 | SMART 2008: Overview, synthesis and lessons learnt from the International Benchmark | Engineering Structures | 106 | 166-178 | https://hal.inria.fr/hal-01634201
- B.Richard; P.Martinelli; F.Voldoire; M.Corus; T.Chaudat; S.Abouri; N.Bonfils | 15 December 2015 | SMART 2008: shaking table tests on an asymmetrical reinforced concrete structure and seismic margins assessment | Engineering Structures | 105 | 48-61 | https://hal.inria.fr/hal-01634202