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