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Guide Structures - Support Mise en application de la section II [Dispositions r

Guide Structures - Support Mise en application de la section II [Dispositions relatives aux règles parasismiques applicables à certaines installations] de l’arrêté du 4 octobre 2010 modifié DT 111 Mai 2014 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : Page 2/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE PREAMBULE Le guide « Structures Support » s’inscrit dans le cadre de la rédaction de Guides Techniques pour la prévention parasismique des installations industrielles soumises à l’arrête du 24 janvier 2011. Cette mission, confiée par le GICPER à l’AFPS et la SNCT a consisté en l’établissement des guides suivants : - Guide de méthodologie générale (pilotage et rédaction par l’AFPS) ; - Instrumentation sismique (pilotage et rédaction par l’AFPS) ; - Structures support (pilotage et rédaction par l’AFPS) ; - Réservoirs de stockage atmosphériques (pilotage et rédaction SNCT) ; - Equipements de procédé (pilotage et rédaction par la SNCT) ; - Les tuyauteries et la robinetterie (pilotage et rédaction par la SNCT) ; - Etudes de cas (pilotage et rédaction par l’AFPS). Ces guides constituent pour les industriels et l’administration un référentiel d’appropriation du nouvel arrêté « fixant les règles parasismiques applicables à certaines installations classées ». Dans ce cadre, le guide « Structures Support » a été rédigé de 2012 à 2014 par un groupe de travail constitué des personnes suivantes : Animation Didier COMBESCURE EDF R&D et F4E ITER Secrétariat technique Céline DUJARRIC EGIS - Michel DEMORTIER SOLVAY/ GEC - Eric FORTUIT AFGC - Christian GALLOIS AREVA - Pierre GOUTORBE ARKEMA - Sarkis KOURAJIAN AIR LIQUIDE - Thierry LAMADON BUREAU VERITAS - Marc LEBELLE Expert - Alain LANGEOIRE CEA - Robert MARCHAL Expert - Pierre- Alain NAZE GDS - Ilie PETRE LAZAR EDF- SEPTEN - Gildas POTIN TRACTEBEL ENG. SA - Matthieu REIMERINGER INERIS - Pierre RENIER EDF - Jean- François TISSANDIER TOTAL - Frédéric RENOU EDF - Adrien WILLOT INERIS Les membres du Groupe de travail sont reconnaissants à Maël COUCHAUX (CTICM), qui a apporté une aide précieuse par ses recommandations pour l’application des Eurocodes pour la justification des ancrages. Page 3/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE Page 4/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE 1 Contenu PREAMBULE .................................................................................................................................. 3 1 INTRODUCTION ........................................................................................................................... 13 1.1 CONTEXTE ......................................................................................................................... 13 1.2 OBJET DU GUIDE ............................................................................................................... 13 1.3 DEFINITIONS ...................................................................................................................... 14 1.4 STRUCTURES SUPPORT VISEES PAR LE GUIDE .................................................................. 16 1.4.1 Fondations ......................................................................................................... 16 1.4.2 Structures supports d’équipements verticaux .................................................. 19 1.4.3 Structures supports de réservoirs horizontaux ................................................. 19 1.4.4 Structures supports de réservoirs verticaux ..................................................... 20 1.4.5 Structures supports de sphères de stockage .................................................... 22 1.4.6 Structures multi-supportées ............................................................................. 22 2 COMPORTEMENT SISMIQUE DES STRUCTURES SUPPORT ......................................................... 25 2.1 Retour d’expérience général des missions post-sismiques .............................................. 25 2.2 Structures en béton armé et structures métalliques ....................................................... 26 2.3 Tassements et liquéfaction des sols ................................................................................. 40 2.4 Isolation sismique et amortisseurs localisés ..................................................................... 42 3 METHODES DE CALCUL SISMIQUE DES STRUCTURES SUPPORT ................................................. 47 3.1 GENERALITES .................................................................................................................... 47 3.1.1 Analyse de 1e niveau ......................................................................................... 51 3.1.2 Analyse de 2e niveau ......................................................................................... 56 3.1.3 Analyse de 3e niveau ......................................................................................... 56 3.1.4 Analyse de 4e niveau ......................................................................................... 56 3.1.5 Prise en compte des incertitudes ...................................................................... 57 3.2 INTERACTION SOL-STRUCTURE ......................................................................................... 58 3.2.1 Description du phénomène ............................................................................... 58 3.2.2 Modélisation de l’ISS ......................................................................................... 58 3.2.3 Prise en compte de l’ISS dans la conception ..................................................... 59 3.2.4 Cumul de l’ISS et du coefficient de comportement .......................................... 59 3.2.5 Données géotechniques requises ..................................................................... 60 3.3 INTERACTION STRUCTURE-EQUIPEMENT ......................................................................... 61 3.3.1 Principes généraux ............................................................................................ 61 3.3.2 Critères de découplage ...................................................................................... 62 3.3.3 Modélisation de l’interaction structure-équipement ....................................... 63 3.4 PROBLEMATIQUE DES TUYAUTERIES MULTI-SUPPORTEES .............................................. 66 3.4.1 Détermination des efforts inertiels ................................................................... 67 Page 5/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE 3.4.2 Détermination du déplacement imposé ........................................................... 67 3.5 PRINCIPES DE MODELISATION DES STRUCTURES SUPPORT ............................................. 69 3.5.1 Principes généraux ............................................................................................ 69 3.5.2 Modélisation des structures principales ........................................................... 71 3.5.3 Modélisation des raideurs ................................................................................. 71 3.5.4 Modélisation des masses .................................................................................. 71 3.5.5 Modélisation de la dissipation d’énergie et des non-linéarités matérielles ..... 72 3.5.6 Modélisation des équipements ......................................................................... 72 3.5.7 Prise en compte de l’irrégularité des ouvrages ................................................. 72 3.6 ANALYSE SISMIQUE ET DETERMINATION DES SOLLICITATIONS ....................................... 73 3.6.1 Principes généraux ............................................................................................ 73 3.6.2 Calcul modal ...................................................................................................... 74 3.6.3 Méthodes statiques linéaires simplifiées .......................................................... 74 3.6.4 Méthodes dynamiques ...................................................................................... 74 3.6.5 Utilisation de modèles non-linéaires ................................................................. 77 3.6.6 Cumul des effets des trois composantes de séisme ......................................... 78 4 EXIGENCES DE COMPORTEMENT DES STRUCTURES SUPPORT .................................................. 79 4.1 EXIGENCES APPLICABLES AUX EQUIPEMENTS SUPPORTES .............................................. 80 4.1.1 Opérabilité/ capacité fonctionnelle .................................................................. 80 4.1.2 Intégrité du confinement/ de la rétention ........................................................ 80 4.1.3 Stabilité et supportage ...................................................................................... 81 4.1.4 Absence d’interaction matérielle préjudiciable ................................................ 81 4.1.5 Exigences spécifiques ........................................................................................ 81 4.2 EXIGENCES CORRESPONDANTES APPLICABLES AUX STRUCTURES SUPPORT .................. 81 4.2.1 Exigence de stabilité pour la structure support : .............................................. 83 4.2.2 Exigence d’absence de déformation permanente après séisme ...................... 83 4.2.3 Exigence de limitation du déplacement au cours du séisme ............................ 84 4.3 DEFINITION DES CRITERES RELATIFS A CES EXIGENCES .................................................... 85 4.3.1 Critère d’opérabilité fonctionnelle .................................................................... 85 4.3.2 Critères d’intégrité du confinement / de la rétention ...................................... 86 4.3.3 Critère de stabilité et de supportage ................................................................ 86 4.3.4 Critère de non-interaction matérielle ............................................................... 87 5. MOUVEMENTS SISMIQUES TRANSFERES .................................................................................... 91 5.1. Définition d’un spectre transféré ..................................................................................... 91 5.2. Calcul du mouvement transféré ....................................................................................... 92 5.2.1. Utilisation d’un modèle de calcul ...................................................................... 93 5.2.2. Prise en compte des non-linéarités de la structure support ............................. 94 5.2.3. Détermination simplifiée des spectres de plancher .......................................... 97 Page 6/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE 5.2.4. Formules forfaitaires enveloppes .................................................................... 101 5.2.5. Cas des bâtiments en béton armé contreventés par voiles ou portiques ou des bâtiments en maçonnerie chaînée / charpentes métalliques régulières ....................... 102 5.3. Mouvements différentiels .............................................................................................. 104 5.4. Utilisation du mouvement transféré pour la vérification des équipements .................. 105 6. CONCEPTION DES STRUCTURES SUPPORT NOUVELLES ............................................................ 107 6.1 CONCEPTION D’ENSEMBLE DES STRUCTURES SUPPORT ................................................ 107 6.1.1 Principes et méthodes de conception des structures ..................................... 107 6.1.2 Structures métalliques .................................................................................... 108 6.1.3 Structures en béton armé ............................................................................... 108 6.2 Dispositions constructives parasismiques ...................................................................... 109 6.2.1 Structures supports principales ....................................................................... 109 6.2.2 Structures supports intermédiaires et ancrages ............................................. 109 7. DIAGNOSTIC ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES SUPPORT EXISTANTES .............................. 113 7.1 REALISATION DU DIAGNOSTIC ........................................................................................ 114 7.1.1 Travail préliminaire (Etape 0) ...................................................................... 114 7.1.2 Visite sur site et classement des structures support (Etape 1) .................. 115 7.1.3 Diagnostic par vérification et calcul simplifiés (Etapes A2 et B2) ............. 117 7.1.4 Analyse approfondie (Etape B3) .................................................................. 118 7.2 STRATEGIES, METHODES ET TYPES DE RENFORCEMENT ...................................... 120 7.2.1 Stratégie 1 : Amélioration de la régularité ................................................... 120 7.2.2 Stratégie 2 : Renforcement de la résistance ................................................ 121 7.2.3 Stratégie 3 : Augmentation de la ductilité .................................................... 123 7.2.4 Stratégie 4 : Assouplissement ....................................................................... 123 7.2.5 Stratégie 5 : Réduction des actions sismiques par amortissement ........... 124 7.2.6 Stratégie 6 : Réduction de la masse .............................................................. 125 7.2.7 Stratégie 7 : Changement d’usage ................................................................. 125 7.3 JUSTIFICATION DE L’EFFICACITE D’UN RENFORCEMENT ....................................... 125 8. JUSTIFICATION DES ANCRAGES ................................................................................................. 127 8.1 Définition des ancrages .................................................................................................. 127 8.1.1 Généralités ...................................................................................................... 127 8.1.2 Les ancrages chevillés ...................................................................................... 128 8.1.3 Les ancrages pré-scellés .................................................................................. 129 8.2 Détermination des efforts d’ancrage .............................................................................. 131 8.2.1 Généralités ...................................................................................................... 131 8.2.2 Concomitance des efforts ............................................................................... 133 8.2.3 Prise en compte des non-linéarités de l’ancrage et de l’équipement ............ 134 8.3 Calculs de justification des ancrages .............................................................................. 139 8.3.1 Principes généraux de la justification des ancrages ........................................ 139 Page 7/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE 8.3.2 Justification des ancrages chevillés ................................................................. 139 8.3.3 Justification pour les ancrages pré-scellés ...................................................... 142 9. RÉFÉRENCES .............................................................................................................................. 150 10 GLOSSAIRE .............................................................................................................................. 154 10.1 Acronymes ...................................................................................................................... 154 10.2 Définitions ....................................................................................................................... 155 Page 8/158 DT 111 – GUIDE STRUCTURES- SUPPORT : PREAMBULE Table des illustrations Figure 1-1 : Distinction des structures support dites "principale" et "intermédiaire" .......................... 15 Figure 1-2 : Exemple de structure industrielle composée d’équipements et de structures support (Photo : [R22]) ....................................................................................................................................... 15 Figure 1-3 : Massif de fondation de cheminées (TOTAL) ...................................................................... 17 Figure 1-4 : Réservoirs verticaux posés au sol (TRACTEBEL) ................................................................. 17 Figure 1-5 : Assise simple en remblai compacté ................................................................................... 17 Figure 1-6 : Assise simple en remblai compacté avec anneau en matériau concassé .......................... 18 Figure 1-7 : Anneau périphérique en béton armé ................................................................................ 18 Figure 1-8 : Radier béton, avec ou sans pieux ....................................................................................... 18 Figure 1-9 : Tables supports (TOTAL) .................................................................................................... 19 Figure 1-10 : Structures supports en poteaux BA de réservoirs cylindriques horizontaux (TOTAL) ..... 20 Figure 1-11 : Structures supports en voiles BA de réservoirs cylindriques horizontaux (TRACTEBEL) . 20 Figure 1-12 : Structures supports de réservoirs .................................................................................... 21 Figure 1-13 : Structures supports de réservoirs .................................................................................... 21 Figure 1-14: Gauche : Réservoirs sur structure porteuse BA (TOTAL), Droite : Réservoirs sur structure porteuse BA (TRACTEBEL) ..................................................................................................................... 22 Figure 1-15 : Structures supports de sphères de stockage (TOTAL) ..................................................... 22 Figure 1-16 : droite : Racks posés sur uploads/Ingenierie_Lourd/ dt-111-mai-2014.pdf