Modélisation du retrait et du fluage d’un secteur d ... · 1 13/03/2008 Journée des...
Transcript of Modélisation du retrait et du fluage d’un secteur d ... · 1 13/03/2008 Journée des...
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN1
Modélisation du retrait et du fluage d’unsecteur d’enceinte interne
P. Sémété1, R. Largenton1, Y. Le Pape1, G. Devesa1, V. Guyonvarh1, A. Courtois2
1: EDF R&D
2: EDF SEPTEN
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN2
Sommaire présentation
Sommaire
• Contexte – Objectifs• Stratégie d’étude• Présentation de la modélisation• Présentation des calculs• Résultats• Conclusions
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN3
Contexte - Objectifs
Contexte de l’étude
• Enceinte Interne de Civaux 1
• Enjeu opérationnel :
• Durée de vie / Respect critère d’étanchéité enceinte interne
• Projet BILOBA: mise au point outils de prédiction des déformations différées
• Etude à caractère méthodologique : faire l’état des lieux des capacités de prédiction de Code_Aster®
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN4
Simulation 16 ans de vie de l’enceinte (Mesures disponibles)
• Modélisation: réaliste et complète (type secteur / chargements)
• Jugement: comparaison avec les mesures effectuées sur site
(pas de recalage du modèle sur ces données)
PALIER-N4 CIVAUX1: ligne de CL pour le plancher
Stratégie d’étude
PACE 1450
secteur N4
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN5
Présentation de la modélisation
Maillage réalisé d’après plans:DÔME INTERNE
CEINTURE TORIQUE
CONSOLE
DU PONT
PAROI INTERNE
(FÛT)
PLANCHER
GOUSSET
GALERIE DE PRECONTRAINTE
RADIER
+60,78
+59,96
R=21,9R=23,1
-9,10 -6,00
-3,00R=21,3
R=25,45
+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)
R=19,5
R=20,2
+41,20
+51,35
+48,00
R=20,8R=24,3
DÔME INTERNE
CEINTURE TORIQUE
CONSOLE
DU PONT
PAROI INTERNE
(FÛT)
PLANCHER
GOUSSET
GALERIE DE PRECONTRAINTE
RADIER
DÔME INTERNEDÔME INTERNE
CEINTURE TORIQUECEINTURE TORIQUE
CONSOLE
DU PONT
CONSOLE
DU PONT
PAROI INTERNE
(FÛT)
PAROI INTERNE
(FÛT)
PLANCHERPLANCHER
GOUSSETGOUSSET
GALERIE DE PRECONTRAINTEGALERIE DE PRECONTRAINTE
RADIERRADIER
+60,78+60,78
+59,96+59,96
R=21,9R=21,9R=23,1R=23,1
-9,10-9,10 -6,00-6,00
-3,00-3,00R=21,3R=21,3
R=25,45R=25,45
+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)+6,60 (long plancher 5,9 / ep 0,6)
R=19,5R=19,5
R=20,2R=20,2
+41,20+41,20
+51,35+51,35
+48,00+48,00
R=20,8R=20,8R=24,3R=24,3
PAROI INTERNE (FÛT)
PLANCHER
GOUSSET
RADIER
CONSOLE DE PONT
DÔME
CEINTURE TORIQUE
PREFABRIQUE
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN6
Présentation de la modélisation
PALIER-N4 CIVAUX1:maillage sechage PALIER-N4 CIVAUX1:maillage sechage
Maillage
pour calculs séchage
(plus de 65000 noeuds)
maillage linéaire
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN7
Présentation de la modélisation
Maillage du secteur d’enceinte
Maillage pour calculs mécaniques
(plus de 70000 noeuds)
Eléments quadratiques
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN8
Présentation de la modélisation
28 CP Gamma 2
2 CP Gamma 1 (ancrage vertical dans le modèle)
2 CP Gamma 1 (ancrage vertical hors modèle)
1 CP vertical pur
134 CP horizontaux
Et les câbles de précontrainte
Eléments SEG2
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN9
1ère étape : Champ de T°C calculé par THER_LINE projeté sur le mai llage mécanique.
2ème étape : Champ de séchage calculé par THER_NON_LINE projeté sur le maillage mécanique.
3ème étape : Champ d’hydratation créé analytiquement CREA_RESU et CREA_CHAMP
Poids proprePrécontrainte (hyp. instantanée CALC_PRECONT)
Champ de T°C transmis => calcul chaîné.
Champ de séchage Ceau (l/m3) transmis => calcul découplé des évolutions méca du béton
4ème étape : Calcul mécanique par STAT_NON_LINE.bt
t
+=β
Chargements :
Champ T°CChamp Ceau
h
Fonction de désorption :
Champ d’hydratation
Méthodologie de calcul du secteur d’enceinte
),(),(),()()()(),,,(°
+++++= hhThThTfdfprdrethe
σεσεεβεεσεσβε
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN10
Paramètres Matériau ( Béton / Aciers )
Option DEFI_MATERIAU
Paramètre Valeur Mot clé
Mécanique Module d’Young E (Pa) 33700 . 106 E
(ELAS_FO ) Coefficient de poisson ν 0,248 NU Masse Volumique ρ (kg/m3) 2334 RHO Coefficient de dilatation thermique
α (°C -1) 5,2 . 10-5 ALPHA
Coefficient de retrait de dessiccation
(m-1/l)
7,5 . 10-6 K_DESSIC
Coefficient de retrait endogène () 6,61 . 10-5 B_ENDOGE Courbe de désorption Cf. tab 4 FONC_DESORP Thermique Conductivité thermique (W/m/K) 1,6 LAMBDA
(THER) Chaleur volumique (J/m3/°C) 2,4 . 10 6 RHO_CP
Séchage Coefficient de diffusion A (m2/s) 1,5039 . 10-
13 A
(SECH_GRANGER) Coefficient B (m3/l) 0,0648 B Energie d’activation thermique (K) 4700 QSR_K Température de référence T0 pour
la loi d’activation type Arrhénius (°C)
15 TEMP_0_C
Mécanique Rigidité apparente associée au squelette (Pa)
6 . 1010 K_RS
(BETON_UMLV_FP) Rigidité apparente associée aux hydrates (Pa)
3 . 1010 K_IS
Rigidité associée à la capacité de l’eau adsorbée à transmettre des charges (Pa)
3,402 . 1010 K_RD
Viscosité apparente associée au mécanisme de diffusion au sein de la porosité capillaire (Pa.s)
5,953 . 1014 ETA_RS
Viscosité apparente associée au mécanisme de diffusion interfoliaire (Pa.s)
2,4 . 1016 ETA_IS
Viscosité apparente associée à l’eau adsorbée (Pa.s)
4,082 . 1017 ETA_RD
Viscosité de l’eau libre (Pa.s) 2,329 . 1018 ETA_ID Paramètre matériau pour le fluage
de dessiccation (Pa) 5,8 . 109 ETA_FD
Provenance des données:
- Carte d’identité enceinte
- Identification paramètres loi de comportement (essais de fluage LCPC)
Paramètre CP H CP V Purs
CP Gamma
Option et mot-clé DEFI_MATERIAU
Module d’Young E (Pa)
190000 . 106
190000 . 106
190000 . 106
ELAS / E
Coefficient de poisson ν
0,3 0,3 0,3 ELAS / NU
Masse Volumique ρ (kg/m3)
7850 7850 7850 ELAS / RHO
Coefficient de dilatation thermique α (°C -1)
10-5 10-5 10-5 ELAS / ALPHA
Contrainte garantie de la charge maximale à rupture (Pa)
1860 . 106 1860 . 106 1860 . 106 BPEL_ACIER / F_PRG
Coefficient de frottement linéaire (m-1)
0,0016 0,0008 0,0016 BPEL_ACIER / FROT_LINE
Coefficient de frottement angulaire (rad-1)
0,18 0,16 0,16 BPEL_ACIER / FROT_COURB
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN11
Présentation de la modélisation : CL thermique - séchage
Thermique : T°C int = f(t)
Séchage : Sech_int = g(t)
T°C
t
15°C
35°C
∆=6j
C (l/m3)
t
72.9
51.7
∆=6j
Thermique :
T°C ext = 15°C
Séchage :
Sech_ext = C_60=72.9 l/m3
Thermique : T°C Gal = 15°C Thermique : T°C sol = 10°C
Conditions Initiales Béton :
T°C = 15°C
C_100 = 128.8 l/m3
Et flux nul (autres faces) Séchage et thermique
Mise en service réacteur
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN12
Présentation de la modélisation : CL « mécaniques »
Blocage déplt normaux des faces / axisymétrie
Etude 1 ���� Encastrement
Etude 2 ���� ISS (raideurs sol Civaux)
Cas 1 �Dnor = 0 face intérieure et Blocage ligne inférieureCas 2 � Pas de CL
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN13
Modélisation de l’interaction sol-structure
Objectif étude n°2 = Améliorer la liaison radier sol avec la prise en compte d’une Interaction Sol Structure (ISS)
Affectées aux nœuds de la fondation du modèle secteur d’enceinte avec l’Option RIGI_PARASOL de l’opérateur AFFE_CARA_ELEM
Obtention de 6 valeurs de raideurs de sol
(globales pour la fondation)
Calcul MISS3D � matrice d’impédance de sol sous la fondation à partir des données de sol de Civaux (cas test zzzz200)
Calcul
AMA
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN14
Présentation des calculs
Cas de calculs traités
• Préliminaires
1. Evaluation tensions en bout de CP (modèle secteur)
2. Elasticité linéaire complet (avec tous les chargements)
• Avec modèle de fluage BETON_UMLV_FP:
1. Radier encastré � 2 cas (tests pré-σ 7 jours et 303 jours)
2. Avec ISS � 2 cas de CL au niveau du plancher
Calculs réalisés en STA7.
Temps Cpu d’1 calcul de fluage = 6 jours (Aster Bull)
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN15
Résultats
Température en l'épaisseur du fût en fonction du te mps
0
5
10
15
20
25
30
35
40
21,70 22,20 22,70
COOR_X (m) [PI vers PE]
T (
°C)
0
1 an
1303 jours (Début préc.)
t préc + 7 jours
t préc + 1 an
6 ans (MES réacteur)
t MES + 6 jours
VD1 (t MES + 10 ans)
Zoom Champ d'hydratation LCPC Beta=t/(t+b)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350
jours
hydr
atat
ion(
-)
Champ d'hydratation (-)
Les champs obtenus
(en zone courante)
Teneur en eau en l'épaisseur du fût en fonction du temps
40
60
80
100
120
140
21,70 22,20 22,70
RAYON (m)
C (
l/m3)
0
1 heure
1 jour
7 jours
1 mois
1 an
2 ans
1303 jours (Début préc.)
t préc + 7 jours
t préc + 1 an
t prec + 2 ans
6 ans (MES réacteur)
t MES + 6 jours
VD1 (t MES + 10 ans)
~1 mois
~1 an
~100 ans
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN16
Résultats
Capteur TélémacC110 :
Base mesure : 110 mm
Situation des mesures sur site :
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN17
Comparaisons mesures/calculs : fût
ε dans le fût
Déformation tangentielle - Fût - 25 m - PE
0 4 8 12 16
t (ans)
DE
FO
RM
AT
ION
(µm
/m)
Fût H1ET 24 +25.4 23.0 Fût H3ET 97 +25.4 23.3 Fût H5ET 224 +25.4 23.0 Fût H7ET 297 +25.4 23.3 Calcul avec radier encastréCalcul avec ISS
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN18
Comparaisons mesures/calculs : dôme
ε dans le dôme
Déformation radiale - Dôme - 55 m
0 4 8 12 16
t (ans)
DE
FO
RM
AT
ION
(µm
/m)
Dôme J4IR 297 +54.5 18.3
Dôme J3ER 297 +55.0 18.3
PI - Calcul avec radier encastré
PE - Calcul avec radier encastré
PI - Calcul avec ISS
PE - Calcul avec ISS
Déformation tangentielle - Dôme - 55 m
0 4 8 12 16
t (ans)
DE
FO
RM
AT
ION
(µm
/m)
Dôme J4IT 297 +54.5 18.3 Dôme J3ET 297 +55.0 18.3 PI - Calcul avec radier encastréPE - Calcul avec radier encastréPI - Calcul avec ISSPE - Calcul avec ISS
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN19
Comparaisons mesures/calculs : radier
ε dans le radier
Déformation tangentielle- Radier - -5,5 m
0 4 8 12 16t (ans)
DE
FO
RM
AT
ION
(µm
/m)
Radier B1 R 148 - 5.5 CENTRE Radier B2 T 248 - 5.5 11.0 Radier B3 T 248 - 5.5 18.5 B1 - Calcul avec radier encastréB3 - Calcul avec radier encastréB1 - Calcul avec ISSB2 - Calcul avec ISSB3 - Calcul avec ISS
Avec ISS
Radier encastré
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN20
Comparaisons mesures/calculs : plancher
ε niveau plancher
Déformation tangentielle - Plancher - 6.5 m - PE
0 4 8 12 16
t (ans)
DE
FO
RM
AT
ION
(µm
/m)
Plancher F1ET 24 + 6.5 23.0 Plancher F3ET 97 + 6.5 23.3 Plancher F5ET 224 + 6.5 23.0 Calcul avec radier encastréCalcul ISS Sans CL PlancherCalcul avec ISS
13/03/2008 Journée des Utilisateurs Aster 2008 – Présentation E DF R&D MMC - AMA - SEPTEN21
Conclusions
• Modélisation réaliste d’un secteur d’enceinte menée à bien
• Calculs de fluage avec Code_Aster® (modèle BETON_UMLV_FP)
• Plusieurs cas de calcul dont prise en compte d’une ISS.
• Tps Cpu = 6 j sur machine centralisée Bull
• Capacité de Code_Aster® à prédire les déformations différées : bon accord calculs mesures in situ
• Extrapolation des déformations différées à l’horizon VD2/VD3 cohérente avec autres méthodes d’ingénierie recalées sur des mesures in situ (COB)