Modélisation du retrait et du fluage d’un secteur d ... · 1 13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN Modélisation du retrait

13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN1

Modélisation du retrait et du fluage d’unsecteur d’enceinte interne

P. Sémété1, R. Largenton1, Y. Le Pape1, G. Devesa1, V. Guyonvarh1, A. Courtois2

1: EDF R&D

2: EDF SEPTEN


Sommaire présentation

Sommaire

• Contexte – Objectifs• Stratégie d’étude• Présentation de la modélisation• Présentation des calculs• Résultats• Conclusions


Contexte - Objectifs

Contexte de l’étude

• Enceinte Interne de Civaux 1

• Enjeu opérationnel :

• Durée de vie / Respect critère d’étanchéité enceinte interne

• Projet BILOBA: mise au point outils de prédiction des déformations différées

• Etude à caractère méthodologique : faire l’état des lieux des capacités de prédiction de Code_Aster®


Simulation 16 ans de vie de l’enceinte (Mesures disponibles)

• Modélisation: réaliste et complète (type secteur / chargements)

• Jugement: comparaison avec les mesures effectuées sur site

(pas de recalage du modèle sur ces données)

PALIER-N4 CIVAUX1: ligne de CL pour le plancher

Stratégie d’étude

PACE 1450

secteur N4


Présentation de la modélisation

Maillage réalisé d’après plans:DÔME INTERNE

CEINTURE TORIQUE

CONSOLE

DU PONT

PAROI INTERNE

(FÛT)

PLANCHER

GOUSSET

GALERIE DE PRECONTRAINTE

RADIER

+60,78

+59,96

R=21,9R=23,1

-9,10 -6,00

-3,00R=21,3

R=25,45

+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)

R=19,5

R=20,2

+41,20

+51,35

+48,00

R=20,8R=24,3

DÔME INTERNE

CEINTURE TORIQUE

CONSOLE

DU PONT

PAROI INTERNE

(FÛT)

PLANCHER

GOUSSET

GALERIE DE PRECONTRAINTE

RADIER

DÔME INTERNEDÔME INTERNE

CEINTURE TORIQUECEINTURE TORIQUE

CONSOLE

DU PONT

CONSOLE

DU PONT

PAROI INTERNE

(FÛT)

PAROI INTERNE

(FÛT)

PLANCHERPLANCHER

GOUSSETGOUSSET

GALERIE DE PRECONTRAINTEGALERIE DE PRECONTRAINTE

RADIERRADIER

+60,78+60,78

+59,96+59,96

R=21,9R=21,9R=23,1R=23,1

-9,10-9,10 -6,00-6,00

-3,00-3,00R=21,3R=21,3

R=25,45R=25,45

+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)

R=19,5R=19,5

R=20,2R=20,2

+41,20+41,20

+51,35+51,35

+48,00+48,00

R=20,8R=20,8R=24,3R=24,3

PAROI INTERNE (FÛT)

PLANCHER

GOUSSET

RADIER

CONSOLE DE PONT

DÔME

CEINTURE TORIQUE

PREFABRIQUE



PALIER-N4 CIVAUX1:maillage sechage PALIER-N4 CIVAUX1:maillage sechage

Maillage

pour calculs séchage

(plus de 65000 noeuds)

maillage linéaire



Maillage du secteur d’enceinte

Maillage pour calculs mécaniques

(plus de 70000 noeuds)

Eléments quadratiques



28 CP Gamma 2

2 CP Gamma 1 (ancrage vertical dans le modèle)

2 CP Gamma 1 (ancrage vertical hors modèle)

1 CP vertical pur

134 CP horizontaux

Et les câbles de précontrainte

Eléments SEG2


1ère étape : Champ de T°C calculé par THER_LINE projeté sur le mai llage mécanique.

2ème étape : Champ de séchage calculé par THER_NON_LINE projeté sur le maillage mécanique.

3ème étape : Champ d’hydratation créé analytiquement CREA_RESU et CREA_CHAMP

Poids proprePrécontrainte (hyp. instantanée CALC_PRECONT)

Champ de T°C transmis => calcul chaîné.

Champ de séchage Ceau (l/m3) transmis => calcul découplé des évolutions méca du béton

4ème étape : Calcul mécanique par STAT_NON_LINE.bt

t

+=β

Chargements :

Champ T°CChamp Ceau

h

Fonction de désorption :

Champ d’hydratation

Méthodologie de calcul du secteur d’enceinte

),(),(),()()()(),,,(°

+++++= hhThThTfdfprdrethe

σεσεεβεεσεσβε


Paramètres Matériau ( Béton / Aciers )

Option DEFI_MATERIAU

Paramètre Valeur Mot clé

Mécanique Module d’Young E (Pa) 33700 . 106 E

(ELAS_FO ) Coefficient de poisson ν 0,248 NU Masse Volumique ρ (kg/m3) 2334 RHO Coefficient de dilatation thermique

α (°C -1) 5,2 . 10-5 ALPHA

Coefficient de retrait de dessiccation

(m-1/l)

7,5 . 10-6 K_DESSIC

Coefficient de retrait endogène () 6,61 . 10-5 B_ENDOGE Courbe de désorption Cf. tab 4 FONC_DESORP Thermique Conductivité thermique (W/m/K) 1,6 LAMBDA

(THER) Chaleur volumique (J/m3/°C) 2,4 . 10 6 RHO_CP

Séchage Coefficient de diffusion A (m2/s) 1,5039 . 10-

13 A

(SECH_GRANGER) Coefficient B (m3/l) 0,0648 B Energie d’activation thermique (K) 4700 QSR_K Température de référence T0 pour

la loi d’activation type Arrhénius (°C)

15 TEMP_0_C

Mécanique Rigidité apparente associée au squelette (Pa)

6 . 1010 K_RS

(BETON_UMLV_FP) Rigidité apparente associée aux hydrates (Pa)

3 . 1010 K_IS

Rigidité associée à la capacité de l’eau adsorbée à transmettre des charges (Pa)

3,402 . 1010 K_RD

Viscosité apparente associée au mécanisme de diffusion au sein de la porosité capillaire (Pa.s)

5,953 . 1014 ETA_RS

Viscosité apparente associée au mécanisme de diffusion interfoliaire (Pa.s)

2,4 . 1016 ETA_IS

Viscosité apparente associée à l’eau adsorbée (Pa.s)

4,082 . 1017 ETA_RD

Viscosité de l’eau libre (Pa.s) 2,329 . 1018 ETA_ID Paramètre matériau pour le fluage

de dessiccation (Pa) 5,8 . 109 ETA_FD

Provenance des données:

- Carte d’identité enceinte

- Identification paramètres loi de comportement (essais de fluage LCPC)

Paramètre CP H CP V Purs

CP Gamma

Option et mot-clé DEFI_MATERIAU

Module d’Young E (Pa)

190000 . 106

190000 . 106

190000 . 106

ELAS / E

Coefficient de poisson ν

0,3 0,3 0,3 ELAS / NU

Masse Volumique ρ (kg/m3)

7850 7850 7850 ELAS / RHO

Coefficient de dilatation thermique α (°C -1)

10-5 10-5 10-5 ELAS / ALPHA

Contrainte garantie de la charge maximale à rupture (Pa)

1860 . 106 1860 . 106 1860 . 106 BPEL_ACIER / F_PRG

Coefficient de frottement linéaire (m-1)

0,0016 0,0008 0,0016 BPEL_ACIER / FROT_LINE

Coefficient de frottement angulaire (rad-1)

0,18 0,16 0,16 BPEL_ACIER / FROT_COURB


Présentation de la modélisation : CL thermique - séchage

Thermique : T°C int = f(t)

Séchage : Sech_int = g(t)

T°C

t

15°C

35°C

∆=6j

C (l/m3)

t

72.9

51.7

∆=6j

Thermique :

T°C ext = 15°C

Séchage :

Sech_ext = C_60=72.9 l/m3

Thermique : T°C Gal = 15°C Thermique : T°C sol = 10°C

Conditions Initiales Béton :

T°C = 15°C

C_100 = 128.8 l/m3

Et flux nul (autres faces) Séchage et thermique

Mise en service réacteur


Présentation de la modélisation : CL « mécaniques »

Blocage déplt normaux des faces / axisymétrie

Etude 1 �� Encastrement

Etude 2 �� ISS (raideurs sol Civaux)

Cas 1 �Dnor = 0 face intérieure et Blocage ligne inférieureCas 2 � Pas de CL


Modélisation de l’interaction sol-structure

Objectif étude n°2 = Améliorer la liaison radier sol avec la prise en compte d’une Interaction Sol Structure (ISS)

Affectées aux nœuds de la fondation du modèle secteur d’enceinte avec l’Option RIGI_PARASOL de l’opérateur AFFE_CARA_ELEM

Obtention de 6 valeurs de raideurs de sol

(globales pour la fondation)

Calcul MISS3D � matrice d’impédance de sol sous la fondation à partir des données de sol de Civaux (cas test zzzz200)

Calcul

AMA


Présentation des calculs

Cas de calculs traités

• Préliminaires

1. Evaluation tensions en bout de CP (modèle secteur)

2. Elasticité linéaire complet (avec tous les chargements)

• Avec modèle de fluage BETON_UMLV_FP:

1. Radier encastré � 2 cas (tests pré-σ 7 jours et 303 jours)

2. Avec ISS � 2 cas de CL au niveau du plancher

Calculs réalisés en STA7.

Temps Cpu d’1 calcul de fluage = 6 jours (Aster Bull)


Résultats

Température en l'épaisseur du fût en fonction du te mps

0

5

10

15

20

25

30

35

40

21,70 22,20 22,70

COOR_X (m) [PI vers PE]

T (

°C)

0

1 an

1303 jours (Début préc.)

t préc + 7 jours

t préc + 1 an

6 ans (MES réacteur)

t MES + 6 jours

VD1 (t MES + 10 ans)

Zoom Champ d'hydratation LCPC Beta=t/(t+b)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350

jours

hydr

atat

ion(

-)

Champ d'hydratation (-)

Les champs obtenus

(en zone courante)

Teneur en eau en l'épaisseur du fût en fonction du temps

40

60

80

100

120

140

21,70 22,20 22,70

RAYON (m)

C (

l/m3)

0

1 heure

1 jour

7 jours

1 mois

1 an

2 ans

1303 jours (Début préc.)

t préc + 7 jours

t préc + 1 an

t prec + 2 ans

6 ans (MES réacteur)

t MES + 6 jours

VD1 (t MES + 10 ans)

~1 mois

~1 an

~100 ans


Résultats

Capteur TélémacC110 :

Base mesure : 110 mm

Situation des mesures sur site :


Comparaisons mesures/calculs : fût

ε dans le fût

Déformation tangentielle - Fût - 25 m - PE

0 4 8 12 16

t (ans)

DE

FO

RM

AT

ION

(µm

/m)

Fût H1ET 24 +25.4 23.0 Fût H3ET 97 +25.4 23.3 Fût H5ET 224 +25.4 23.0 Fût H7ET 297 +25.4 23.3 Calcul avec radier encastréCalcul avec ISS


Comparaisons mesures/calculs : dôme

ε dans le dôme

Déformation radiale - Dôme - 55 m

0 4 8 12 16

t (ans)

DE

FO

RM

AT

ION

(µm

/m)

Dôme J4IR 297 +54.5 18.3

Dôme J3ER 297 +55.0 18.3

PI - Calcul avec radier encastré

PE - Calcul avec radier encastré

PI - Calcul avec ISS

PE - Calcul avec ISS

Déformation tangentielle - Dôme - 55 m

0 4 8 12 16

t (ans)

DE

FO

RM

AT

ION

(µm

/m)

Dôme J4IT 297 +54.5 18.3 Dôme J3ET 297 +55.0 18.3 PI - Calcul avec radier encastréPE - Calcul avec radier encastréPI - Calcul avec ISSPE - Calcul avec ISS


Comparaisons mesures/calculs : radier

ε dans le radier

Déformation tangentielle- Radier - -5,5 m

0 4 8 12 16t (ans)

DE

FO

RM

AT

ION

(µm

/m)

Radier B1 R 148 - 5.5 CENTRE Radier B2 T 248 - 5.5 11.0 Radier B3 T 248 - 5.5 18.5 B1 - Calcul avec radier encastréB3 - Calcul avec radier encastréB1 - Calcul avec ISSB2 - Calcul avec ISSB3 - Calcul avec ISS

Avec ISS

Radier encastré


Comparaisons mesures/calculs : plancher

ε niveau plancher

Déformation tangentielle - Plancher - 6.5 m - PE

0 4 8 12 16

t (ans)

DE

FO

RM

AT

ION

(µm

/m)

Plancher F1ET 24 + 6.5 23.0 Plancher F3ET 97 + 6.5 23.3 Plancher F5ET 224 + 6.5 23.0 Calcul avec radier encastréCalcul ISS Sans CL PlancherCalcul avec ISS


Conclusions

• Modélisation réaliste d’un secteur d’enceinte menée à bien

• Calculs de fluage avec Code_Aster® (modèle BETON_UMLV_FP)

• Plusieurs cas de calcul dont prise en compte d’une ISS.

• Tps Cpu = 6 j sur machine centralisée Bull

• Capacité de Code_Aster® à prédire les déformations différées : bon accord calculs mesures in situ

• Extrapolation des déformations différées à l’horizon VD2/VD3 cohérente avec autres méthodes d’ingénierie recalées sur des mesures in situ (COB)

Documents

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