v2.05.102 SDLX102 – Interaction structure - sol - structure paramétrique entre deux bâtiments de niveau

Résumé:

Ce test contribue à la validation du chaînage Aster‑MISS3D par la méthode fréquentielle de couplage. Il représente un cas type de couplage par le sol entre deux bâtiments, soit un cas d’interaction structure-sol-structure. On teste deux bâtiments jumeaux représentés chacun par un modèle 1D de type modèle-brochette, positionnés chacun sur un sol stratifié et reliés par une fondation surfacique de même surface. Une force harmonique, de module constant pour chaque fréquence comprise entre \(0,1\) et \(20\mathit{Hz}\) , est imposée au sommet d’un des bâtiments. Afin d’accélérer le test, on ne va calculer que deux fréquences: 7,3Hz et 10,4Hz.

On teste le module de la réponse directe en haut du bâtiment excité, ainsi que le module de la réponse couplée en haut du bâtiment adjacent pour différents modules de la fondation intermédiaire de liaison par rapport aux valeurs obtenues avec les conditions extrêmes de liaison entre les deux bâtiments: fondations complètement découplées ou complètement rigides. On montre qu’en divisant ou en multipliant par 1000 le module constitutif des structures pour l’affecter à la fondation intermédiaire de liaison avec hypothèse de fondation souple, on obtient les deux cas limites de liaison entre les deux bâtiments avec uniquement hypothèse de fondation rigide.

Solution de référence

Résultats de référence

La méthode fréquentielle de couplage entre MISS3D et code_aster est décrite dans le document de référence [bib1].

On teste (non-régression) le module de la réponse directe en haut du bâtiment excité ainsi que le module de la réponse couplée en haut du bâtiment adjacent.

Les résultats de calculs sur ces structures ont fait l’objet d’une étude détaillée.

Références bibliographiques

[bib1]

4. CLOUTEAU: «Manuel de référence de MISS3D – version 6.3 – Centrale Recherche SA»

[bib2]

25. KITADA & al: «Models test on dynamic structure-structure interaction of nuclear power plant buildings”. Nuclear Engineering and Design 192 (1999) 205-216.

Modélisation A

Caractéristiques de la modélisation

Les caractéristiques utilisées et le maillage sont ceux déduits des données de la v2.05.102-probleme-reference. Afin d’accélérer le test, on ne va calculer que deux fréquences: 7,3Hz et 10,4Hz. On utilise les impédances et forces sismiques calculées sur le serveur de référence aster5, ces données sont donc fournies en entrée du test et l’appel à CALC_MISS ayant servi à les calculer est donc commenté.

Caractéristiques du maillage

Le maillage fourni à Aster contient des mailles de type SEG2 pour modéliser la structure bâtiment avec des éléments de poutre et des mailles de types QUAD4, TRIA3 pour modéliser la fondation avec des éléments DKT. Il est important d’avoir orienté les éléments de surface de la fondation avec normale rentrant dans le sol. Les mailles des parois latérales représentant l’enfoncement sont engendrées par la même génératrice verticale comme l’exige MISS3D.

Grandeurs testées et résultats

Les valeurs testées sont le module en \(\mu m\) de la réponse maximale directe au sommet du bâtiment excité (point \(\mathit{A1}\) ) et le module en \(\mu m\) de la réponse maximale couplée au sommet du bâtiment voisin (point \(\mathit{B1}\) ).

Synthèse des résultats

On teste le module de la réponse directe en haut du bâtiment excité ainsi que le module de la réponse couplée en haut du bâtiment adjacent pour différents modules de la fondation intermédiaire de liaison. On les compare aux valeurs obtenues avec les conditions extrêmes de liaison entre les 2 bâtiments: fondations complètement découplées ou complètement rigides. On montre sur les figures ci-dessous qu’en divisant ou en multipliant par 1000 le module constitutif des structures pour l’affecter à la fondation intermédiaire de liaison avec hypothèse de fondation souple, on obtient les 2 cas limites de liaison entre les 2 bâtiments (hypothèse de fondation rigide).

Fig. 494 Comparaison des modules des réponses directe et couplée à l’excitation harmonique entre cas rigide et cas souple avec augmentation du module de la fondation de liaison dans la direction \(X\)

Fig. 495 Comparaison des modules des réponses directe et couplée à l’excitation harmonique entre cas rigide et cas souple avec augmentation du module de la fondation de liaison dans la direction \(Y\)

Fig. 496 Comparaison des modules des réponses directe et couplée à l’excitation harmonique entre cas rigide découplé et cas souple avec diminution du module de la fondation de liaison dans la direction \(X\)

Fig. 497 Comparaison des modules des réponses directe et couplée à l’excitation harmonique entre cas rigide découplé et cas souple avec diminution du module de la fondation de liaison dans la direction \(Y\)