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Interaction Fluide Structure et Analyse sismique pour les déformations non linéaires de réservoirs

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 18-01-2010
auteur(s) Ozdemir Zuhal
jury Souli M.; Safak E.; Ouahsine A.; Fahjan Y.m.; Shahrour I.; Longatte E.; Aydinoglu N.
école Université de Lille 1
  
résumé Les déformations non linéaires dues au comportement élasto-plastique du matériau des réservoirs de stockage de liquides, sont des phénomènes complexes à modéliser et à simuler numériquement. Cette complexité est crée par les effets hydrodynamiques dus au ballottement du fluide interne dont le mouvement de la surface libre peut générer des mouvements de vagues à grande amplitude. Le traitement du phénomène multi-physique, interaction fluide-structure les fortes déformations de la base du réservoir, l'interaction sol-réservoir, la séparation successive entre sol et fondement de réservoir, les déformations plastiques de la plaque de base du réservoir, exigent des algorithmes de couplage fluide structure et de contact sol structure, stables, puissants et bien adaptés. Ces mécanismes du comportement non-linéaire se traduisent par les différents modes de rupture tels que le flambage à la paroi de la citerne (pied d'éléphant flambage ou flambement forme de diamant)., la séparation de la jonction entre la plaque de la base et le réservoir en raison des fortes contraintes, des tassements non uniformes à la base des réservoirs, ainsi que le phénomène de rupture des ancrages. Les algorithmes numériques développés pour l’analyse de la fiabilité des structures des réservoirs de stockage, en présence de phénomènes sismiques, doivent prendre en compte ces effets complexes et fortement non linéaires lors de la conception.
Dans cette thèse, les algorithmes numériques pour la simulation des problèmes d'interaction fluide-structure, basés sur la formulation Lagrangienne pour la structure, et la formulation Arbitraire Euler Lagrange pour le fluide, ont été validés sur des cas simples, structure rigide ou linéaire élastique, permettant de comparer les résultats numériques aux résultats théoriques et expérimentaux existants. Ces algorithmes ont été appliquées à des cas concrets, où les non linéarités géométrique et matérielle de la structure et le comportement non linéaire du ballottement du liquide sont pris en considération. Les simulations numériques permettent d’évaluer le comportement réel d’un réservoir cylindrique contenant un fluide, en contact avec le sol, et soumis à des mouvements à partir de sa base. Les codes de conception sismique définissent généralement le mouvement du sol lors d’un séisme, sous forme de réponse en accélération. Les courbes d’accélération sont généralement déterminées en utilisant les techniques basées sur les méthodes spectrales compatibles avec le code Sismique Turc (2007). En plus des deux composants horizontales du mouvement du sol, la composante verticale est prise en considération afin de déterminer l'importance du mouvement vertical relatif au sol sur les comportements des réservoirs avec ancrage et sans ancrage. Pour répondre à la question clé, concernant l’importance de l’ancrage des réservoirs de stockage, afin d’éviter fracture et fissure de la structure, des simulations numériques sont réalisées sur le même modèle de réservoir avec deux conditions de support différents, avec ancrage et sans ancrage. Une évaluation des résultats numériques ainsi que des recommandations concernant l’ancrage des réservoirs de stockage ont été présentées.
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