Modélisation numérique tridimensionnelle de l’interaction sol-structure avec prise en compte des effets de site

Event type:
Thesis defence
Event name:
Thèse de Zouhair Adnani
Start at:
may 25, 2018
Place:
Amphi 13.18 à 10h30
Responsible team:
POEMS
Detail:

Les études récentes ont montré l'influence de la géométrie et de la lithologie du site sur l'amplification de l'onde sismique incidente. Disposer d'outils de simulation est nécessaire pour l'analyse du risque sismique des ouvrages. Néanmoins, les effets de site sont souvent découplés des calculs d'interaction sol-structure vu la taille des domaines à considérer et de la complexité des modèles. L'objectif de cette thèse est de développer une stratégie de calcul numérique d'interaction sol-structure permettant de prendre en compte les effets de site dans un contexte industriel. Pour ce faire, un couplage entre la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments de frontière accélérée par la méthode multipôle rapide (FM-BEM) est développé dans ce travail. La BEM permet de modéliser des problèmes dans des domaines de très grande taille ou infinis mais est gourmande en temps de calculs. Avec la méthode accélérée, il est possible de considérer des géologies plus complexes et d'accéder à des gammes de fréquences plus élevées par rapport à des approches classiques (purement FEM ou couplage BEM-FEM), grace à l'accélération du produit matrice-vecteur dans la résolution par un solveur itératif. La mise en place de cette approche s'appuie sur le code FEM industriel Code_Aster (EDF R&D) et le code FM-BEM Coffee (CNRS) développé par S. Chaillat.

La FM-BEM est d'abord utilisée pour la modélisation de cas de sols réalistes afin de valider ses paramètres pour une utilisation dans un cadre industriel. Une stratégie de couplage FM-BEM/FEM est ensuite développée à l'aide d'une technique de sous-structuration dynamique où la structure (et éventuellement le sol proche) est modélisée par la FEM, alors que le sol infini est représenté par un opérateur d'impédance et des forces sismiques, construits avec la méthode FM-BEM. L'opérateur d'impédance et les forces sismiques, qui sont calculés sur une base réduite afin d'en réduire le coût de calcul, sont validés sur des cas canoniques (demi-espace homogène, bassin à géométrie variable...). L'influence sur la réponse de la structure de la forme du bassin, de l'angle d'incidence des ondes ainsi que du rapport de célérité des ondes entre les couches est alors étudiée et la réponse de la structure comparée aux cas où les effets de site seraient absents. Enfin, la méthodologie de couplage mise en place est utilisée pour effectuer des calculs d'interaction sol-structure sur des structures dans le bassin de Grenoble.