Etude de site topographique et lithologique : Mod le du terrain

1. Etude faisable en cours de SVT Le zonage sismique fran�ais permet de s�affranchir de l��tude compl�te en SSI Etude de site (topographique et lithologique) : Mod�le du terrain

2. N�cessit� de: Mod�liser le comportement m�canique des structures et des mat�riaux Mod�liser ces comportements en sollicitations statiques et dynamiques Utilisation de mod�les num�riques Utilisation de maquettes � �chelle r�duite en laboratoire Sollicitations par v�rins, tables vibrantes Analyse des �carts entre le cahier des charges, la simulation et les exp�rimentations sur maquette Principe des �tudes au s�isme

3. Exemple de prototype �chelle 1

4. Cahier des charges � fournir aux �l�ves: Localisation de l�ouvrage, type de construction G�ologie du sol en pr�sence (rigidit�) Spectre attendu des sollicitations sismiques (acc�l�rations) Gamme de fr�quence propre � �viter pour la structure(Eurocode 8) Limite d�amplitude des d�placements horizontaux Limites de contraintes dans les mat�riaux (non plastification) Mod�le de la structure (g�om�tries, liaisons et mat�riaux) Simulation du comportement et �valuation de l��cart entre simulation et cahier des charges D�finition du cahier des charges

5. Classement du sol support

6. En fonction de : la localisation La g�ologie D�finition du spectre d�acc�l�rations horizontales Cahier des charges: sollicitations

7. Quatre cat�gories d�importance pour les b�timents Contraintes sur la fr�quence propre du b�timent, sur sa constitution � Performances attendues: Cahier des charges r�glementaire

8. Multiples exp�rimentations sur maquettes propos�es par le Site d�information sur les risques majeurs en Rh�ne-Alpes Ressources pour les activit�s exp�rimentales

9. Comportement statique de maquettes de structures Comportement dynamique Observer, analyser, mod�liser, exp�rimenter, simuler, comparer Principe des exp�rimentations

10. Exemple d�activit� exp�rimentale

11. Extrait de l�Eurocode 8 (page 166, cas des structures amorties) Justification des mod�les utilis�s

12. R�alisation des maquettes

13. Mod�lisation : probl�me plan structure sym�trique (masses et raideurs). masses concentr�es dans les planchers ind�formables dans leur plan. Porteurs verticaux mod�lis�s par des ressorts de rappels (raideur) Mod�lisation m�canique du probl�me

14. Ressources CERPET Multiple exp�rimentations sur le comportement au s�isme des constructions Essais sur table vibrante asservie Analyse de l�effet des g�om�tries, des mat�riaux, des liaisons et de la r�partition des masses. Notice d�analyse fournie : plan des maquettes Analyse des comportements statiques et dynamiques Vid�o de l�exp�rimentation Objectifs: Instrumentation des maquettes Comparaison avec une simulation num�rique Analyse des �carts simulation � r�el : Modes propres, r�sonance Amplitude de d�placement, efforts induits

15. Simulation statique Calcul de raideur de la structure S�curit� � la ruine par plastification (contraintes�) Activit�s de simulation possibles

16. Analyse de structures existantes ou non Analyse des rigidit�s et des r�partitions de masse, �tude statique RDM Mod�lisation et exp�rimentation, analyse d��cart entre simulation et exp�rience Int�r�ts et limites de la mod�lisation plane Etude des mod�les et des limites

17. Larges possibilit�s d��tude des structures

18. Programme: Pr�-requis: Mod�lisation des actions et des liaisons, torseurs. Justification du choix des �tudes aux s�ismes

19. ORGANISATION TEMPORELLE DE LA S�QUENCE

20. Organisation p�dagogique sur 8 s�ances de 2h

21. S�ance 1: Etude de cas N� 1

22. Type : TP inductif sur 6 �lots Dur�e: 2h Ressources: Fiche de guidance par �lot, ordinateur et maquette. Objectifs: Mettre en �vidence les param�tres influents sur le comportement des structures: d�formations, contraintes (g�om�tries, mat�riaux, liaisons) Organisation: Etude de cas 1 - D�couverte de ph�nom�nes (d�formation, rupture, r�sonance)

23. Questionnaire commun: Manipuler ou visionner les films suivant la fiche fournie Expliquer ce qu�on observe Sch�matiser les g�om�tries et les actions m�caniques en pr�sence Noter les valeurs des d�placements connus Identifier les param�tres qui influent sur les valeurs mesur�es Pr�parer un compte rendu Synth�se collective: Les structures se d�forment suivant leur g�om�trie, mat�riaux et liaisons. Notion de raideur. La d�formation est r�versible ou non, suivie de rupture totale ou partielle Des actions variables peuvent g�n�rer des oscillations, d�formations et ruptures La fr�quence d�oscillation peut conduire � de fortes amplifications des d�formations. S�ance 1 : Etude de cas 1 - D�couverte des ph�nom�nes (d�formation, rupture, r�sonance)

24. Objectif: mod�liser et exp�rimenter le comportement en traction et compression Probl�matique: comment pr�voir la d�formation et la r�sistance d�un hauban ou d�une pile de pont ? Exp�rience collective: Essai de traction sur une �prouvette Cours : Notions de d�formation, contraintes, principe de coupure, loi de Hooke R�investissement: TD : Etude de d�formation d�un poteau comprim�. Comparaison aux r�sultats simul�s fournis Synth�se: Les d�formations d�pendent des mat�riaux Mod�les de comportement traduisant les ph�nom�nes Ecarts mod�le / r�alit�, limites des mod�les S�ance 2 : Cours classe enti�re: Comportement statique

25. Objectif: mod�liser et exp�rimenter le comportement en flexion simple, traction et compression Probl�matique: comment pr�voir la d�formation d�un tablier de pont sous l�action de la gravit�? Projection du film d�une exp�rience: Essai de flexion sur poutre isostatique instrument�e Cours fourni sur un document support : flexion, r�partition des contraintes, d�form�es Le TD de simulation est destin� � faire comprendre le document support de cours fourni. Logiciels simples, on donne les mod�les D�formation d�un balcon encastr�, poutres continues fl�chies Synth�se: limites des mod�les (mat�riaux, g�om�tries �) S�ance 3 : Etude de cas 2: TD Simulation statique

26. Essai de flexion sur poutre encastr�e Identifier la raideur Evaluation de la fr�quence propre Oscillation libre Mesurer la p�riode propre Oscillations forc�es D�terminer la fr�quence de r�sonnance Comparer, analyser S�ance 4: Etude de cas 3 � TP dynamique des structures

27. Cours sur le PFD Exercice d�application Poteau sur table vibrante R�investissement: calculs + simulation TD 1 : Cas du PFS, �quilibre du solide. TD 2 : Structure complexe sur table vibrante. S�ance 5 : Cours Principe fondamental de la dynamique + TD

28. Exp�rience r�alis�e ou film�e : Oscillation d�une structure, mesure des fr�quences de r�sonance et des d�placements. Activit�s 1�re partie: Mod�liser la structure D�terminer la raideur D�terminer les fr�quences propres Calculer les d�formations pr�visibles et les contraintes g�n�r�es Activit�s 2�me partie: amortissement Influence d�appuis amortisseur n�opr�ne Analyse des param�tres influents sur l�amortissement. Analyse des �carts entre l�exp�rience et la simulation S�ance 6 : Etude de cas 4 - TD simulation

29. Partie 1 : structure non amortie Mod�liser la liaison sol structure Estimer les fr�quences de r�sonance par logiciel de calcul D�terminer les efforts et d�formations dans la structure Comparer au cahier des charges r�glementaire Conclure sur le dimensionnement de la structure Partie 2: structure avec amortisseur Mod�liser l�effet d�un amortisseur masse D�terminer les caract�ristiques de l�amortisseur pour modifier les oscillations (amplitude, fr�quence) S�ance 7 : Etude de cas 5 - TD comportement sismique d�un b�timent

30. Tour Taipei 101, 508 m (Taiwan 1999), 101 �tages Amortisseur ��masse�� en acier sph�rique, de 800 tonnes, situ� au niveau 88 visible du restaurant Exemple de cas r�el, amortisseur masse

31. Etude du comportement m�canique du Pont de la ravine fontaine (R�union) Fourniture d�un cahier des charges simplifi� des performances attendues Mod�liser la structure et les actions m�caniques Analyser des r�sultats fournis issus de simulation et de mesures in situ Conclure sur les mod�les de comportement(g�om�trie, mat�riaux�) S�ance 8 : �valuation finale

32. Sites internet de r�f�rence : CERPET Plan s�isme www.planseisme.fr Edusismo www.edusismo.org R�seau national de surveillance sismique renass.u-strasbg.fr Association fran�aise de g�nie parasismique www.afps-seisme.org Base de donn�e de s�ismes en m�tropole www.sisfrance.net Dossier p�dagogique dans la revue Technologie�de septembre 2011 : � ��Comment r�agit un ouvrage face au s�isme ?�� Pour aller plus loin sur le parasismique�