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EDF R&D
COMPORTEMENT AU SEISME D’UNE PALEE COMPORTEMENT AU SEISME D’UNE PALEE DE STABILITE DE CHARPENTE METALLIQUEDE STABILITE DE CHARPENTE METALLIQUE
Caroline de LarminatVincent Guyonvarh
EDF - R&D/AMA
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLa charpente métallique de la salle des machines N4
Perspective d’une centrale nucléairePalier N4
La salle des machines
Palée de stabilité file 2
Béton
Métal
Dimension de la charpente: L=105ml = 59mh=28m
Dimension de la Palée L = 12mh=28m
La charpente métallique à +17.60 m
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterDescription de l’étude
!Vérification de la tenue au séisme d’une charpente à partir des règles du dimensionnement
""Palée de stabilitéPalée de stabilité""FlambageFlambage!Contrôle du comportement élastiques des poutres""PlastificationPlastification
!Chargement réglementaire""G+Q’+T+EG+Q’+T+E!Calcul dynamique linéaire! Analyses linéaires
""petits déplacementspetits déplacements! Calculs non-linéaires
""grands déplacements et grandes rotationsgrands déplacements et grandes rotations
Chargements imposés# G+Q’ ΣMx+ΣMz+Poids Propre
Effets de la température# ∆T température (27°C)
Excitation sismique#SMHV
$0.15g en horizontal$0.10g en vertical
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLes Modèles
Modèle simplifié (dimensionnement)Poutres""158 éléments POU_D_E158 éléments POU_D_E""238 éléments POU_D_TG238 éléments POU_D_TG
P5545
P5546
Mx=181.26
Mx=213.57
Mx=645.99
Mx=180.55
Mx=67.39
Mx=880.00
Mz=40.07
Mz=222.42
Mz=32.70
Mz=210.77
Mz=29.70
Mz=40.07
E F
P5542
P5544
P5547
P5532
P5533
P5 534
P5536
P5537
P5545 P5535
P5546
Mx=181.26
Mx=213.57
Mx=645.99
Mx=180.55
Mx=67.39
Mx=880.00
Mz=40.07
Mz=222.42
Mz=32.70
Mz=210.77
Mz=29.70
Mz=40.07
P5543
E F
Modèle Complet (plans)Poutres"" 158 éléments POU_D_E158 éléments POU_D_E"" 604 éléments POU_D_TG(D)604 éléments POU_D_TG(D)
Conditions aux limites"" Poutres rotulées à leurs extrémitésPoutres rotulées à leurs extrémités"" Rotules à la base de la palée Rotules à la base de la palée
PréprocesseurEverest
PréprocesseurEverest
Contreventement anti-flambement
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterCalculs Code_Aster : qualification des modèles
! Analyse modale
! Conforme aux résultats du constructeur
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterCalculs Linéaires - Vérification: Dutheil & Von Mises
Méthodologie de résolution avec le Code_AsterModèlesPOU_D_TG
POU_D_E
ModèlesPOU_D_TG
POU_D_E
Calcul statique
G+Q’+TMECA_STATIQUE
Calcul statique
G+Q’+TMECA_STATIQUE
Champ de déplacement
AFFE_CHAMP_NO
Champ de déplacement
AFFE_CHAMP_NO
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_LINE_TRAN
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_LINE_TRAN
Calcul des déformations et des contraintes
CALC_ELEM RECU_FONCTION CALC_FONCTION
Calcul des déformations et des contraintes
CALC_ELEM RECU_FONCTION CALC_FONCTION
σxx σxy σxzσxx σxy σxz
Calculs Hors Code_Aster
Flambement:
• Dutheil (CM66):
Comportement élastique des poutres
• Critère de Von Mises
Calculs Hors Code_Aster
Flambement:
• Dutheil (CM66):
Comportement élastique des poutres
• Critère de Von Mises
k| σxx|< σe
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLe comportement élastique des poutres
Von Mises:C o n tr a i n te d e V o n M i se s σ V M
d a n s l e s p o u tr e s a n ti - f l a m b e m e n t (S I P O _ E L N O _ D E P L )
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
A B C D E F G H I J K L
P o u t r e
σVM
(Mpa
)
s A M V C o m p le t
R e lim ite e la s t iq u e
R r lim ite r u p tu r e
σ σ τ τ σ= + + ≤x x x y y z e2 2 23 3
1 2
3
4 5
6
7 8
9
1 2
3
4 5
6
7 8
9
! La plastification des poutres n’est pas un obstacle à la
stabilité sous séisme de la palée
Contreventement
Anti-flambement
anti-flambementσ σ> e
C o n tra in te d e V o n M ise s σ V Md a n s le s p o u tre s p rin cia p le s d e co n tre ve n te m e n t
(S IP O _EL N O _D EP L )
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Po u tr e
σVM
(MPa
)
s A MV S implif ié
s A MV Comple t
Re limite e las tique
Rr limite rup ture
Contreventement
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLe flambement des poutres
Flambage Dutheil (CM66):
! Le flambage élastique est un modede ruine privilégié.! L’action des poutres anti-flambementest prépondérante pour la stabilité.
k eσ σ≤Flambage : Méthode de Dutheil
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Poutre
k |σ
xx| AMV simplif ié
AMV complet
Re limite élastique
Rr limite rupture
Contreventement
1 2
3
4 5
6
7 8
9
Contreventement σ σ> e
Comportement des poutres anti-flambement
0
100
200
300
400
500
600
700
A C E G I K M O Q S U
Poutre
k |σ
xx| (
Mpa
) Flambement Dutheil (CM66) k.s
Re limite élastique
Rr limite rupture
Anti-flambement
1 2
3
4 5
6
7 8
9
anti-flambement
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterCalculs Linéaires - Modes de flambement d’Euler
Méthodologie de résolution avec le Code_AsterModèle Complet
POU_D_TG
POU_D_E
Modèle CompletPOU_D_TG
POU_D_E
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_TRAN_MODAL
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_TRAN_MODAL
Champ de déplacementà t=3.42s
CREA_CHAMP
Champ de déplacementà t=3.42s
CREA_CHAMP
Réactualisation
du maillageMODI_MAILLAGE
Réactualisation
du maillageMODI_MAILLAGE
Champ de contrainte
aux points de GaussCREA_CHAMP
Champ de contrainte
aux points de GaussCREA_CHAMP
modes de flambementMODE_ITER_SIMULT
IMPR_RESU
modes de flambementMODE_ITER_SIMULT
IMPR_RESU
Calcul de la matrice
de rigidité géométriqueCALC_MATR_ELEM
ASSE_MATRICE
Calcul de la matrice
de rigidité géométriqueCALC_MATR_ELEM
ASSE_MATRICE
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLe flambement des poutres
Modes de flambement d’Euler
1 2
3
4 5
6
7 8
9
σ σ> e
Dutheil (CM66)
! Les poutres de contreventement ne flambent pas" Dutheil et Euler, mêmes résultats
1
2
3
4
5
6
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterCalculs Non Linéaires et Vérification Dutheil
Méthodologie de résolution avec le Code_Aster
Modèle CompletPOU_D_T_DG
POU_D_E
GREEN_GR
Modèle CompletPOU_D_T_DG
POU_D_E
GREEN_GR
Calcul statique
G+Q’+TSTAT_NON_LINE
Calcul statique
G+Q’+TSTAT_NON_LINE
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_NON_LINE
Calcul dynamique
G+Q’+T+EDYNA_NON_LINE
Calcul des déformations et des contraintesRECU_FONCTION
Calcul des déformations et des contraintesRECU_FONCTION
σxx σxy σxz
Visualisation des déformées
σxx σxy σxz
Visualisation des déformées
Calculs Hors Code_Aster
Flambement:
• Dutheil (CM66):
Calculs Hors Code_Aster
Flambement:
• Dutheil (CM66):k| σxx|< σe
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterLe flambement des poutres en grands déplacements
Visualisation des déformées
1 2
3
4 5
6
7 8
9
σ σ> e
Dutheil linéaire! La palée résiste au séisme! On retrouve les résultats obtenus en linéaire
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterPerspectives...
Réalisation d’un modèle 3D
PréprocesseurEverest
PréprocesseurEverest
! Éviter l’agrégation des masses et raideurs sur la palée! Meilleure répartition des raideurs, des masses et des efforts
EDF R&D
Code_AsterCode_AsterPerspectives...
Modélisation des liaisons
! Prise en compte du comportement non linéaire des liaisons
N
DX
My
DRy
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