Interaction sol-structure en milieu stochastique - Bibliothèque Ecole ...

Avant-Propos
Cette étude succède au programme Lotung à Taiwan (1984-89) avec la coopération de
Taiwan Power Company (TPC) et Electric Power Research Institute (EPRI). Plus de 20 tremblements
de terre de magnitudes relativement fortes (4,5 à 7) ont été enregistrés sur les deux
maquettes réduites de centrale Nucléaire (échelle 1/4 et 1/12) instrumentées sur ce site actif de
Lotung. Ainsi, toute cette connaissance expérimentale a été adaptée au programme Hualien, tant
au niveau des évaluations de l'interaction sol-structure, qu'au niveau de l'instrumentation et de
la reconnaissance des sols. La différence majeure entre ces deux sites voisins réside en une
composition de sol beaucoup plus raide pour le site de Hualien que pour celui de Lotung. Entre
la fin de la construction de la maquette établie sur Hualien et aujourd'hui, plusieurs séismes de
faibles intensités ont été enregistrés, mais hélas pas assez significatifs pour être pleinement exploitables.
L'objectif de notre étude est d'établir et de valider des modèles statistiques qui intègrent
la variabilité spatiale du sol, et qui, de part leur démarche analytique, permettent d'en faire ressortir
des paramètres clefs et évaluer ainsi les dispersions des grandeurs mesurées à moindre
coût numérique. La démarche scientifique adoptée peut être décomposée en trois grandes parties
présentées ci-dessous:
- Tout d'abord, on commence par faire une synthèse du projet Hualien où le contexte expérimental
est établi, et les résultats obtenus des tests de vibrations forcées sont mis au premier
plan. On peut néanmoins regretter la rareté et la petitesse des séismes depuis l'installation de la
maquette.
- On considère ensuite dans le chapitre 2, des modèles discrets (fondation de Winlder à deux et
à trois degrés de liberté) dont les propriétés mécaniques ne sont pas constantes, mais au
contraire, aléatoires spatialement. En particulier, on supposera que les rigidités des modèles
fluctuent autour d'une valeur moyenne et sont ratachécs à des données statistiques. Cette partie
se sous divise en deux: l'une statique, où une forme analytique de la moyenne et de l'écart type
relatifs aux différents tassements est établie en terme du ratio "longueur de la structure sur
longueur de corrélation"; l'autre dynamique où les moments statistiques de la réponse en
fréquence et les modes propres du système, sont exprimés analytiquement en fonction des
paramètres stochastiques du problème.
- Dans le chapitre suivant, on étend cette notion à des systèmes continus et on cherchera à donner
les résultats en termes d'histogrammes associés aux fonctions de transfert, permettant ainsi
d'évaluer la répartition de la dispersion des grandeurs considérées. Afin d'ébaucher la phénoménologie
et dans le soucis d'exhiber la pertinence physique du problème, on s'attache en
premier lieu à considérer un système élémentaire constitué par une colonne de sol en cisaillement.
On donne en particulier l'expression analytique de l'espérance mathématique de la fonction
de transfert associée. Pour finir une procédure numérique, utilisant des éléments finis stochastiques,
est développée et permet de calculer de façon statistique les amplitudes et les fré-
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