Etude sur l'analyse de la vulnérabilité sismique du système d'interaction entre les sols meubles saturés et les structures des stations de métro

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7410 (2023) Citer cet article

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La vulnérabilité sismique du système d’interaction des sols meubles saturés et des structures des stations de métro a été explorée dans cet article. Les modèles numériques non linéaires couplés du système d'interaction ont été établis en utilisant la formulation u – p de la théorie de Biot pour décrire les milieux saturés à deux phases. Un modèle d'éléments finis raffiné du système d'interaction a été développé pour étudier ses réponses sismiques non linéaires et son mécanisme de risque sismique. Dans cette étude, le modèle constitutif élastoplastique à rendements multiples a été adopté pour le sol, tandis qu'un modèle constitutif élastoplastique à sections de fibres a été utilisé pour la structure. La réponse sismique de la structure a été calculée en saisissant l’onde sismique artificielle obtenue à partir de la méthode des séries triangulaires à spectre de puissance. L'angle de dérive maximal entre les étages a été pris comme paramètre de performance structurelle pour la structure de la station de métro. Le nuage de demande structurelle a été obtenu à partir de séquences aléatoires de mouvements du sol. Sur la base de la méthode d'analyse probabiliste du modèle de demande sismique, la courbe de vulnérabilité sismique de la structure de la station de métro a été tracée et la courbe de vulnérabilité sismique a été analysée en fonction de la vulnérabilité des paramètres de performance. Avec l'augmentation de la résistance du sol, l'indice de vulnérabilité de la structure de la station de métro sous différentes accélérations maximales du mouvement du sol a diminué en conséquence. Sur la base de la théorie de la vulnérabilité et des méthodes d'analyse ci-dessus, il peut être constaté à partir de la théorie de la vulnérabilité et des méthodes d'analyse ci-dessus que la structure de la station de métro avec une profondeur enfouie établie dans un site de sol mou saturé présente un certain degré de sécurité et de fiabilité et peut répondre aux exigences sismiques. objectif de fortification de « aucun dommage lors de petits tremblements de terre, réparable lors de tremblements de terre moyens et aucun effondrement lors de grands tremblements de terre ». Les résultats de l'analyse de vulnérabilité sont conformes à l'enquête sismique réelle, et la méthode d'analyse de vulnérabilité proposée dans cet article peut être appliquée à l'analyse de vulnérabilité des structures souterraines sur fondations de sols meubles saturés.

L’évaluation sismique des structures souterraines est l’une des questions difficiles de la conception technique. En effet, il existe généralement de nombreuses sources d'incertitude concernant les roches et les caractéristiques probables des tremblements de terre. Il s'agit donc d'un nouveau sujet dans l'évaluation de la fiabilité dynamique des structures endommagées par un séisme1. L'analyse de la vulnérabilité sismique a été appliquée pour la première fois aux études de performance sismique des centrales nucléaires dans les années 1970. Tandis que, avec le perfectionnement et le développement continus de la méthode d’analyse probabiliste de la vulnérabilité sismique basée sur les performances, elle a progressivement été appliquée aux études sismiques d’autres infrastructures. En tant que méthode d'évaluation des performances sismiques des structures, l'analyse de la vulnérabilité sismique peut déterminer les dommages attendus des structures ou les risques sismiques potentiels, et évaluer quantitativement les performances sismiques des structures, c'est-à-dire décrire quantitativement la réalisation d'objectifs de performance sismique prédéterminés des structures sous différents niveaux de fortification sismique. Il est très important d'analyser la vulnérabilité sismique, de prédire la probabilité de dommages à tous les niveaux sous différents niveaux de tremblements de terre, puis d'évaluer leurs performances sismiques et de proposer des mesures de réduction sismique et d'isolation pour la conception sismique des structures souterraines. Bien que la conception sismique basée sur les performances ait été introduite dans le code actuel pour la conception sismique des structures souterraines des métros, son processus de conception et d'évaluation est encore sous-développé et nécessite des recherches plus approfondies2.

Actuellement, l’analyse de la vulnérabilité sismique consiste principalement en une méthode empirique et une méthode d’analyse théorique. En raison des conditions limitées, la courbe de vulnérabilité empirique n'est applicable qu'à la situation similaire à la source de données. La réponse sismique des structures souterraines varie selon les environnements sismiques et les conditions du site, de sorte que les courbes de vulnérabilité empiriques sont difficiles à généraliser. La méthode d'analyse théorique est un calcul multiple de la réponse sismique des ouvrages souterrains, qui est finalement synthétisée par régression. Les méthodes de calcul couramment utilisées comprennent la méthode du spectre de réponse, la méthode d'analyse statique non linéaire et la méthode d'analyse de l'historique temporel non linéaire.