Contrôle sismique des structures

Seismic control of structures

• Auteur / Autrice : Duc-Chuan Vu
• Direction : Ioannis Politopoulos, Sette Diop
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 12/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau ; 1970 -....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences de la mécanique et Applications industrielles / IMSIA - UMR 9219 - Laboratoire d'études de Mécanique Sismique / EMSI
• Jury : Président / Présidente : Ziad Moumni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ioannis Politopoulos, Eric Busvelle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Oreste S. Bursi, Éric Jacquelin
• DOI : 10.70675/0ad965b5z6721z45b0z9e12z671fdd86ecc2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amortissement (mécanique)

Constructions -- Effets des séismes

Ondes sismiques -- Amortissement

Mots clés libres

Contrôle des structures

Isolation sismique

Spectres de plancher

Structural control

Base isolation

Floor response spectra

Résumé

Cette thèse est motivée par diverses questions qui se posent quant à l’utilisation de l’isolation sismique dans l’industrie nucléaire. À la différence de la grande majorité des travaux antérieurs sur l’isolation sismique en générale et l’isolation mixte en particulier, qui portent principalement leur intérêt sur la réponse de la structure isolée (déplacements relatifs, accélérations maximales des étages, etc.), une grande partie de ce travail est consacrée au comportement des équipements, par le biais de l’étude des spectres de plancher. L’objectif principal est de diminuer la déformation des isolateurs sans amplification de la réponse des modes supérieurs, qui peut apparaître sous certaines conditions et qui peut être une source de sollicitation des équipements. Pour ce faire, des alternatives aux appuis parasismiques couramment utilisés sont explorées. Il s’agit des combinaisons d’un appui à faible amortissement avec un élément de Maxwell (isolateur de relaxation) ou avec un amortisseur hydraulique semi-actif (système d’isolation mixte). L’élément de Maxwell se comportant comme un amortisseur à basse fréquence et un ressort de faible rigidité à haute fréquence permet de satisfaire l’objectif souhaité. En ce qui concerne les systèmes d’isolation mixtes, trois techniques de contrôle semi-actif sont proposées. Afin d’améliorer la performance du contrôle, une attention particulière a été donné à la prise en compte de l’excitation sismique et des caractéristiques de l’amortisseur lors de la conception du contrôleur est focalisée. Les analyses numériques confirment l'efficacité de ces systèmes. En vue de l’utilisation de ces méthodes pour de structures réelles, certains aspects pratiques comme, par exemple, l’observation du système, les effets de la réduction du modèle utilisé par le contrôleur ou du temps de retard sur la performance du contrôle, ainsi que le contrôle d’un ensemble de plusieurs dispositifs semi-actifs redondant, sont, également, abordés.

This thesis is motivated by various questions that arise regarding the use of base isolation in the nuclear industry. Unlike the majority of previous work on base isolation in general and mixed isolation in particular, which focus mainly on the response of the isolated structure (interstorey drifts, maximum accelerations of floors, etc.), this work focuses on the behavior of equipment, through the study of floor response spectra. The main objective is to reduce the deformation of the isolators without amplification of the response of the higher modes, which may appear under certain conditions and which can be a source of equipment solicitation. To this end, alternatives to the commonly used base isolators are explored. These are combinations of a low damping rubber bearing with a Maxwell element (relaxation isolator) or a semi-active hydraulic damper (mixed base isolation system).Maxwell element behaves like a damper in low frequency and as a low stiffness spring in high frequency. Hence it meets the above objectives. . Regarding isolation systems, three semi-active control techniques are proposed. In order to improve the performance of the control, the seismic excitation and the characteristics of the damper are taken into account in the design of the controller. Numerical analyzes confirm the effectiveness of these systems. Having in mind implementation of these methods to real structures, some practical aspects such as, observation of the system, effects of model reduction, considered by the controller, or time delay on the control performance, as well as the control of a set of redundant semi-active devices, are also studied.