Les Défis du CEA n°177 février 2013
Les Défis du CEA n°177 février 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°177 de février 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 2,3 Mo

  • Dans ce numéro : anticiper l'impact sismique.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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grand angle anticiper l’impact sismique Tables vibrantes pour génie parasismique Évaluer le comportement et le dimensionnement des installations nucléaires dans le cadre des études de sûreté. Cette mission, confiée à la direction de l’énergie nucléaire du CEA dans les années 80, s’est depuis étendue au domaine du génie civil. Elle repose notamment sur l’installation TAMARIS 1. P.Stroppa/CEA de laboratoire. « La table la plus importante, Azalée, est constituée d’un plateau d’aluminium sur vérins hydrauliques de 6 m sur 6m, capable de restituer un mouvement sismique en trois dimensions, tel qu’il se produit dans la réalité, sur des maquettes à l’échelle 1/3 voire 1/2. » Maquette SMART2011, représentative d’un bâtiment de « type nucléaire » à l’échelle 1/4. D’une masse de 47 tonnes, elle est instrumentée avec plus de 200 voies de mesure (accélérations, déplacements, déformations) et subit une séquence de 7 séismes de niveau croissant sur la table vibrante Azalée. Notes : 1. TAMARIS : TAbles et Moyens d’Analyse du RIsque Sismique. 2. Installations classées pour la protection de l’environnement. Optimiser la conception des bâtiments et le choix de leurs matériaux pour atteindre des performances de résistance vis-à-vis de l’agression sismique. Voici l’enjeu du génie parasismique. Pour les bâtiments courants, les exigences fixées par la réglementation nationale doivent au minimum permettre la sauvegarde des vies humaines. Lorsqu’il s’agit de constructions pouvant présenter un risque accru en cas de séisme de type installations nucléaires (réacteurs, laboratoires) ou ICPE 2 (barrages, usines chimiques), les exigences de résistance sont bien sûr très supérieures. Chaque situation requiert donc des stratégies de dimensionnement (ou de conception) et des solutions techniques adaptées et proportionnées aux enjeux. Une installation unique en Europe Ainsi, un laboratoire de la Direction de l’énergie nucléaire installé à Saclay s’intéresse à la vulnérabilité des ouvrages selon une approche combinant études expérimentales et simulations. Il s’agit de réaliser et interpréter des essais dans un contexte de R&D (maquettes, équipements) et de qualification (équipements). « Notre installation expérimentale, TAMARIS, est la plus performante d’Europe. Cet ensemble de quatre tables vibrantes qui simulent les mouvements sismiques permet d’étudier le comportement de maquettes d’ouvrages (ou d’équipements à l’échelle 1) que nous soumettons aux sollicitations auxquelles ils vont devoir répondre », explique Catherine Berge-Thierry, chef Des maquettes truffées de capteurs Ces maquettes à échelle réduite sont construites au laboratoire, avec des matériaux strictement identiques à ceux réellement utilisés, en respectant les facteurs d’échelle. Aussi, un prochain programme va-t-il permettre d’éprouver le comportement d’un spécimen représentatif d’un bâtiment méditerranéen en lui appliquant les niveaux sismiques exigés par les nouveaux « Eurocodes ». Pour ces expérimentations, les spécimens sont équipés de nombreux capteurs de vitesse, de déplacement, de jauges de déformation. Autant d’instruments (jusqu’à 250 voies de mesures sur un même spécimen) qui permettent de collecter d’importantes données dont le traitement vient affiner la compréhension du comportement sismique. « Ce comportement fait l’objet d’une simulation numérique grâce à des codes de calcul développés au CEA, comme le code CAST3M qui peut représenter tout type d’ouvrage à une échelle choisie et y insérer les caractéristiques et les comportements de chaque matériau. Le modèle ainsi créé est numériquement soumis à une sollicitation sismique correspondant exactement à celle appliquée à la table vibrante », précise la chercheuse dont le laboratoire exerce également des missions de soutien aux installations du CEA. En effet, il a un rôle d’expertise, de diagnostic et d’étude pour ses installations ou dans le cadre notamment des études complémentaires de sûreté post-Fukushima, par son implication dans le pôle de compétence Mécanique et Intégrité sismique. Le laboratoire a en outre élaboré, avec neuf partenaires, un projet de recherche sur le thème de la sûreté des installations nucléaires en cas de séisme. Ce projet, mené sous l’égide de l’Institut de coopération scientifique SEISM (voir interview), est soumis pour financement à l’ANR. CEA Déformations d’une maquette lors d’essais sismiques, calculées à l’aide du code de calcul CAST3M. 20 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
CEA interview Marie-Pierre Bohar, directrice de l’institut SEISM Un pôle de référence scientifique européen pour étudier les séismes « de la faille à la structure » L’institut SEISM 1 dont le CEA est co-fondateur a été inauguré le 19 décembre 2012. Entretien avec Marie-Pierre Bohar, directrice de l’institut hébergé par la Direction de l’énergie nucléaire du CEA à Saclay. Pourquoi avoir créé l’institut SEISM ? Cette création est le fruit du constat des besoins en R&D résultant de la prise en compte du risque sismique, en France comme à l’étranger. Pour les bâtiments courants, ces besoins concernent les techniques de construction parasismique et le diagnostic après séisme pour déterminer si l’on peut les réparer, les renforcer ou s’il faut les détruire. Pour les bâtiments « à risque spécial », centrales nucléaires ou constructions ICPE, les exigences sont encore plus fortes dès la construction et lors des réévaluations sismiques périodiques. Le CEA, EDF, l’ENS Cachan, l’École centrale et le CNRS, ont ainsi décidé d’allier leurs compétences scientifiques dans l’institut SEISM. Il s’appuie notamment sur les compétences du laboratoire EMSI et de l’installation TAMARIS à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA à Saclay ainsi que du pôle de compétence « aléa sismique ». Notre ambition : faire de SEISM un pôle de référence scientifique de R&D européen « de la faille à la structure », de la recherche amont jusqu’au transfert des résultats vers les bureaux d’étude et la réglementation. En pratique, quel sera le champ d’étude de SEISM ? Nous étudierons tous les maillons de la chaîne depuis la source : séisme, propagation de l’onde sismique dans le sol, transfert du sol à la structure, comportement du bâtiment… Il s’agira de progresser sur les méthodes d’évaluation du risque sismique (déterministes et probabilistes), de proposer des approches expérimentales innovantes, d’identifier voire quantifier les marges existantes. Objectif : perfectionner les techniques de construction, de renforcement et d’isolation sismique, et favoriser l’émergence de consensus scientifiques pour définir des méthodes communes à tous pour les bâtiments courants et ceux classés à risque. Quels sont vos projets immédiats ? SEISM fait partie de l’Institut d’excellence (IDEX) Paris- Saclay, moteur d’une transformation majeure qui aboutira à la création, dès 2014, d’une université de classe mondiale : l’université Paris-Saclay. Il bénéficiera ainsi d’un environnement de recherche dynamique et fertile. Chaque organisme fondateur met des moyens humains et matériels à disposition de SEISM, et nous accueillerons des étudiants en thèse et post-doctorat. Nous souhaitons également nous ouvrir à de nouveaux partenaires industriels ou académiques, aux niveaux national et international. Deux projets sont déjà lancés. SINAPS 2 vise à explorer l’ensemble des incertitudes inhérentes aux données de base et aux méthodes mises en œuvre pour évaluer le risque sismique sur une installation pour, in fine, quantifier les éventuelles marges. Et le projet DESYR 3 porte sur le développement d’une méthodologie expérimentale innovante de sous-structuration, appelée « essais hybrides », couplant simulation et expérience pour tester des maquettes au plus proche de l’échelle 1… Propos recueillis par Charlotte Samson Notes : 1. Seismology and Earthquake engineering for rISk assessment. Paris Saclay Research Institute. 2. Appel d’offres ANR « post-Fukushima ». 3. Appel d’offres IDEX. Février 2013 N°177 21



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