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Etude de site topographique et lithologique : Mod le du terrain

Ncessit de:Modliser le comportement mcanique des structures et des matriaux Modliser ces comportements en sollicitations statiques et dynamiquesUtilisation de modles numriquesUtilisation de maquettes chelle rduite en laboratoireSollicitations par vrins, tables vibrantesAnalyse des

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Etude de site topographique et lithologique : Mod le du terrain

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Presentation Transcript


    1. Etude faisable en cours de SVT Le zonage sismique franais permet de saffranchir de ltude complte en SSI Etude de site (topographique et lithologique) : Modle du terrain

    2. Ncessit de: Modliser le comportement mcanique des structures et des matriaux Modliser ces comportements en sollicitations statiques et dynamiques Utilisation de modles numriques Utilisation de maquettes chelle rduite en laboratoire Sollicitations par vrins, tables vibrantes Analyse des carts entre le cahier des charges, la simulation et les exprimentations sur maquette Principe des tudes au sisme

    3. Exemple de prototype chelle 1

    4. Cahier des charges fournir aux lves: Localisation de louvrage, type de construction Gologie du sol en prsence (rigidit) Spectre attendu des sollicitations sismiques (acclrations) Gamme de frquence propre viter pour la structure(Eurocode 8) Limite damplitude des dplacements horizontaux Limites de contraintes dans les matriaux (non plastification) Modle de la structure (gomtries, liaisons et matriaux) Simulation du comportement et valuation de lcart entre simulation et cahier des charges Dfinition du cahier des charges

    5. Classement du sol support

    6. En fonction de : la localisation La gologie Dfinition du spectre dacclrations horizontales Cahier des charges: sollicitations

    7. Quatre catgories dimportance pour les btiments Contraintes sur la frquence propre du btiment, sur sa constitution Performances attendues: Cahier des charges rglementaire

    8. Multiples exprimentations sur maquettes proposes par le Site dinformation sur les risques majeurs en Rhne-Alpes Ressources pour les activits exprimentales

    9. Comportement statique de maquettes de structures Comportement dynamique Observer, analyser, modliser, exprimenter, simuler, comparer Principe des exprimentations

    10. Exemple dactivit exprimentale

    11. Extrait de lEurocode 8 (page 166, cas des structures amorties) Justification des modles utiliss

    12. Ralisation des maquettes

    13. Modlisation : problme plan structure symtrique (masses et raideurs). masses concentres dans les planchers indformables dans leur plan. Porteurs verticaux modliss par des ressorts de rappels (raideur) Modlisation mcanique du problme

    14. Ressources CERPET Multiple exprimentations sur le comportement au sisme des constructions Essais sur table vibrante asservie Analyse de leffet des gomtries, des matriaux, des liaisons et de la rpartition des masses. Notice danalyse fournie : plan des maquettes Analyse des comportements statiques et dynamiques Vido de lexprimentation Objectifs: Instrumentation des maquettes Comparaison avec une simulation numrique Analyse des carts simulation rel : Modes propres, rsonance Amplitude de dplacement, efforts induits

    15. Simulation statique Calcul de raideur de la structure Scurit la ruine par plastification (contraintes) Activits de simulation possibles

    16. Analyse de structures existantes ou non Analyse des rigidits et des rpartitions de masse, tude statique RDM Modlisation et exprimentation, analyse dcart entre simulation et exprience Intrts et limites de la modlisation plane Etude des modles et des limites

    17. Larges possibilits dtude des structures

    18. Programme: Pr-requis: Modlisation des actions et des liaisons, torseurs. Justification du choix des tudes aux sismes

    19. ORGANISATION TEMPORELLE DE LA SQUENCE

    20. Organisation pdagogique sur 8 sances de 2h

    21. Sance 1: Etude de cas N 1

    22. Type : TP inductif sur 6 lots Dure: 2h Ressources: Fiche de guidance par lot, ordinateur et maquette. Objectifs: Mettre en vidence les paramtres influents sur le comportement des structures: dformations, contraintes (gomtries, matriaux, liaisons) Organisation: Etude de cas 1 - Dcouverte de phnomnes (dformation, rupture, rsonance)

    23. Questionnaire commun: Manipuler ou visionner les films suivant la fiche fournie Expliquer ce quon observe Schmatiser les gomtries et les actions mcaniques en prsence Noter les valeurs des dplacements connus Identifier les paramtres qui influent sur les valeurs mesures Prparer un compte rendu Synthse collective: Les structures se dforment suivant leur gomtrie, matriaux et liaisons. Notion de raideur. La dformation est rversible ou non, suivie de rupture totale ou partielle Des actions variables peuvent gnrer des oscillations, dformations et ruptures La frquence doscillation peut conduire de fortes amplifications des dformations. Sance 1 : Etude de cas 1 - Dcouverte des phnomnes (dformation, rupture, rsonance)

    24. Objectif: modliser et exprimenter le comportement en traction et compression Problmatique: comment prvoir la dformation et la rsistance dun hauban ou dune pile de pont ? Exprience collective: Essai de traction sur une prouvette Cours : Notions de dformation, contraintes, principe de coupure, loi de Hooke Rinvestissement: TD : Etude de dformation dun poteau comprim. Comparaison aux rsultats simuls fournis Synthse: Les dformations dpendent des matriaux Modles de comportement traduisant les phnomnes Ecarts modle / ralit, limites des modles Sance 2 : Cours classe entire: Comportement statique

    25. Objectif: modliser et exprimenter le comportement en flexion simple, traction et compression Problmatique: comment prvoir la dformation dun tablier de pont sous laction de la gravit? Projection du film dune exprience: Essai de flexion sur poutre isostatique instrumente Cours fourni sur un document support : flexion, rpartition des contraintes, dformes Le TD de simulation est destin faire comprendre le document support de cours fourni. Logiciels simples, on donne les modles Dformation dun balcon encastr, poutres continues flchies Synthse: limites des modles (matriaux, gomtries ) Sance 3 : Etude de cas 2: TD Simulation statique

    26. Essai de flexion sur poutre encastre Identifier la raideur Evaluation de la frquence propre Oscillation libre Mesurer la priode propre Oscillations forces Dterminer la frquence de rsonnance Comparer, analyser Sance 4: Etude de cas 3 TP dynamique des structures

    27. Cours sur le PFD Exercice dapplication Poteau sur table vibrante Rinvestissement: calculs + simulation TD 1 : Cas du PFS, quilibre du solide. TD 2 : Structure complexe sur table vibrante. Sance 5 : Cours Principe fondamental de la dynamique + TD

    28. Exprience ralise ou filme : Oscillation dune structure, mesure des frquences de rsonance et des dplacements. Activits 1re partie: Modliser la structure Dterminer la raideur Dterminer les frquences propres Calculer les dformations prvisibles et les contraintes gnres Activits 2me partie: amortissement Influence dappuis amortisseur noprne Analyse des paramtres influents sur lamortissement. Analyse des carts entre lexprience et la simulation Sance 6 : Etude de cas 4 - TD simulation

    29. Partie 1 : structure non amortie Modliser la liaison sol structure Estimer les frquences de rsonance par logiciel de calcul Dterminer les efforts et dformations dans la structure Comparer au cahier des charges rglementaire Conclure sur le dimensionnement de la structure Partie 2: structure avec amortisseur Modliser leffet dun amortisseur masse Dterminer les caractristiques de lamortisseur pour modifier les oscillations (amplitude, frquence) Sance 7 : Etude de cas 5 - TD comportement sismique dun btiment

    30. Tour Taipei 101, 508 m (Taiwan 1999), 101 tages Amortisseur masse en acier sphrique, de 800 tonnes, situ au niveau 88 visible du restaurant Exemple de cas rel, amortisseur masse

    31. Etude du comportement mcanique du Pont de la ravine fontaine (Runion) Fourniture dun cahier des charges simplifi des performances attendues Modliser la structure et les actions mcaniques Analyser des rsultats fournis issus de simulation et de mesures in situ Conclure sur les modles de comportement(gomtrie, matriaux) Sance 8 : valuation finale

    32. Sites internet de rfrence : CERPET Plan sisme www.planseisme.fr Edusismo www.edusismo.org Rseau national de surveillance sismique renass.u-strasbg.fr Association franaise de gnie parasismique www.afps-seisme.org Base de donne de sismes en mtropole www.sisfrance.net Dossier pdagogique dans la revue Technologiede septembre 2011 : Comment ragit un ouvrage face au sisme ? Pour aller plus loin sur le parasismique

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