E-Book Content
A/S ZO z?r (i.) THESE DE DOCTORAT DE L'ECOLE NATIONALE DES P O N T S E T CHAUSSEES Spécialité: Structures et Matériaux Présentée par tel-00529960, version 1 - 27 Oct 2010 M. Michel K A H A N pour obtenir le titre de Docteur de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées A P P R O C H E S STOCHASTIQUES P O U R LE CALCUL DES P O N T S AUX SEISMES Thèse soutenue îe 14 juin 1996 devant un jury composé de M. M. M. M. M. M. Armen DER KIUREGHIAN René-Jean GIBERT Robert BOUC Pierre LABBE Pierre-Yves BARD Darius AMIR-MAZAHERI Président Directeur de thèse et examinateur Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur E.N.P.C. Z" INV04203 tel-00529960, version 1 - 27 Oct 2010 tel-00529960, version 1 - 27 Oct 2010 Resume Nous proposons dans cette étude quelques méthodes stochastiques pour le calcul des ponts aux séismes. Après avoir rappelé les représentations du mouvement sismique par spectres de réponse, densités spectrales de puissance et signaux temporels, nous introduisons des modèles de variabilité spatiale d'ondes sismiques. Nous en étudions l'effet sur la réponse linéaire des ponts grâce à une méthode de spectre de réponse pour structures multi-supportées. Nous proposons une méthode simplifiée permettant un calcul rapide de la sensibilité des ouvrages à de faibles variations spatiales des mouvements du sol et nous donnons un algorithme efficace pour le calcul de la réponse la plus défavorable lorsque les variations spatiales sont grandes et incertaines. Pour tenir compte du potentiel de ductilité des ponts, nous proposons une méthode de spectre de réponse tirant partie de la localisation des non-linéarités matérielles dans la structure (rotules plastiques, appareils d'appui). Les éléments non-linéaires sont remplacés par des éléments linéaires équivalents. Une technique de synthèse modale adaptée à la localisation des non-linéarités permet un calcul rapide de la réponse. Cette approche intègre le caractère aléatoire des sollicitations sans avoir recours à de coûteuses simulations de Monte-Carlo. Elle donne de bons résultats en termes de demande de ductilité et d'énergie dissipée par cycles d'hystérésis dans les éléments non-linéaires. Enfin, nous évoquons une technique de calcul de fiabilité de structures non-linéaires sous sollicitations stochastiques. Mots clés: variabilité spatiales des ondes sismiques; spectre de réponse pour structures multi-supportées; linéarisation équivalente; spectre de réponse non-linéaire; fiabilité de systèmes non-linéaires sous sollicitations stochastiques. tel-00529960, version 1 - 27 Oct 2010 tel-00529960, version 1 - 27 Oct 2010 En guise de remerciements Par ce mémoire et ie travail qu'il reflète je verse une première contribution au monde du génie parasismique. L'expérience et le temps diront si cette étape initiatique aura trouvé un écho favorable dans la communauté des ingénieurs et si elle est digne d'être poursuivie. Il n'est cependant de premier pas qui ne soit guidé, conseillé et encouragé et je tiens à rendre hommage à tous ceux qui ont œuvré en ce sens. Monsieur René-Jean Gibert, Professeur à l'Université d'Evry Val d'Essonne, m'a fait le très grand honneur de diriger ma thèse. Son enseignement, ses conseils, la démarche scientifique qu'il m'a inspirée ainsi que ses encouragements m'ont été précieux. Je tiens à lui exprimer ici mes très sincères remerciements. Je suis très largement redevable à Monsieur Pierre-Yves Bard, qui m'a proposé au tout début de mon travail de prendre en charge le thème de recherche "sismique des ouvrages d'art" du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées. Les grandes orientations de ma recherche sont le fruit de ses conseils et des nombreuses discussions que nous avons eues. Ses encouragements sans cesse renouvelés on