Prise en compte du couplage entre sollicitation et résistance au cisaillement dans la formulation probabiliste de l'état-limite de résistance à l'effort tranchant des barrages poids

International audienceThe realistic modeling of concrete shear strength is the main challenge to a probability-based procedure for assessing the gravity dam structural safety. Starting from the hypothesis of a perfect plastic behavior, the intrinsic curve conveys the strength being linked to loading, which is streamlined in standard dam engineering practice by linearizing the curve on a range of stresses. This paper is intended to further develop an ongoing investigation initiated by the authors in suggesting a methodology to explicitly incorporate the intrinsic curve into the process, thereby creating a dependence between hydraulic loading and shear strength in the probability-based formulation of the shear strength limit-state. This is a major point in a probability-based approach where extreme loadings are a determining factor of dam reliability. The approach suggests that shear strength should be considered according to the normal effective stress developed within the structure, which in turn is contingent upon hydraulic loading. It uses a parabolic formulation of concrete shear strength. It aims at providing a better representation of the intrinsic curve for normal stress lower levels that might develop in the dam upstream area under extreme hydrostatic loading conditions. Based on the FORM method and on conditional Monte Carlo sampling simulations, a case study shows how relevant the proposed method is and the impact thereof on the results of a reliability analysis completed for an existing gravity dam.Cet article propose une méthodologie pour prendre en compte la dépendance entre la sollicitation hydraulique et la résistance au cisaillement dans une démarche probabiliste pour l'évaluation de la sécurité structurale des barrages-poids. Ceci constitue un point important dans une démarche probabiliste où les sollicitations extrêmes conditionnent la fiabilité du barrage. La démarche proposée utilise une formulation parabolique de la résistance au cisaillement des bétons de barrages. Elle vise à mieux représenter la courbe intrinsèque pour les faibles niveaux de contrainte normale susceptibles de se développer dans la zone amont du barrage sous une sollicitation hydrostatique extrême. À partir de la méthode FORM et de simulations de Monte Carlo, une étude de cas illustre l'intérêt de la méthode proposée et son impact sur les résultats d'une analyse de fiabilité réalisée pour un barrage-poids existant

Autour du hasard et dans le sol

Cet article présente une réflexion sur la signification de ce que l’on met souvent sous les termes « hasard » ou « incertain » pour un chercheur mécanicien des sols et pour un praticien géotechnicien. Par des exemples relatifs à des études réalisées (ouvrages, sols urbains), cet article montre ce que peuvent apporter les différentes techniques issues des statistiques et de la théorie de l’information

Évaluation probabiliste de la sécurité structurale des barrages-poids

National audienceCette communication propose une démarche fiabiliste pour l’évaluation de la sécurité structurale des barrages-poids. Un modèle de génération stochastique de crues est utilisé pour l’évaluation probabiliste de l’action hydrostatique. La modélisation probabiliste de la résistance à la traction et au cisaillement est réalisée à partir d’une méthode de fusion des données disponibles et à l’aide d’une formulation physique proposée pour la courbe intrinsèque du béton de barrages. Les états-limites de fissuration et de cisaillement sont analysés au moyen des méthodes fiabilistes (FORM et simulation de Monte Carlo) pour le cas d’un barrage-poids en Béton Compacté au Rouleau

Modélisation probabiliste des paramètres de résistance au cisaillement des barrages-poids en Béton Compacté au Rouleau pour l'analyse fiabiliste de la sécurité structurale

International audienceModelling concrete shear strength is the main difficulty in probabilistic reliability analysis of gravity dam structural safety. The main reason arises from the lack of test data on the parameters. This paper proposes a procedure for probability modelling of Roller Compacted Concrete (RCC) gravity dam shear strength based on all tests performed during dam construction and all available data. The procedure embraces several methods: statistical analysis of concrete density measured in compaction control tests, analysis of scatter at different spatial scales, data unification, and a suggested physical formulation of the RCC intrinsic curve. A case study demonstrates the applicability of the procedure on an existing RCC gravity dam using data from records and tests performed during the construction period. This procedure for modelling RCC properties opens the way for undertaking a reliability assessment of dam structural safety. The probability distributions obtained for shear strength are incorporated into the formulation of the shear strength limit state using a first order reliability method FORM and Monte Carlo simulationsLa modélisation des résistances au cisaillement du béton constitue la principale difficulté à une analyse fiabiliste probabiliste de la sécurité structurale des barrages-poids. La raison principale est liée à une insuffisance d'essais sur ces paramètres réalisés en phase de construction. Cet article propose une démarche pour la modélisation probabiliste des résistances au cisaillement des bétons BCR des barrages poids, qui mobilise tous les essais réalisés lors du chantier et toutes les informations disponibles. La démarche fait intervenir différentes méthodes : l'analyse statistique des densités mesurées lors du contrôle de compactage, l'analyse des dispersions aux différentes échelles spatiales, l'unification des données, une proposition de formulation physique de la courbe intrinsèque du BCR. Une étude de cas montre l'applicabilité de la démarche sur un barrage-poids en BCR existant, au moyen des données d'archives et des essais réalisés lors du chantier de construction. Cette démarche pour modéliser les propriétés du BCR permet d'engager une évaluation fiabiliste de la sécurité structurale du barrage. Les lois de probabilité obtenues pour les résistances au cisaillement sont intégrées dans la formulation de l'état-limite de résistance à l'effort tranchant par une analyse fiabiliste de premier ordre FORM et des simulations de Monte Carlo

Évaluation de la sécurité des barrages par l’utilisation conjointe des méthodes de la Sûreté de Fonctionnement et de la Fiabilité – Application aux études de dangers

International audienceThe aim of this paper is to present, through an application example, implementation of risk analysis and reliability methods for assessing the structural safety of a dam in a probabilistic format. A reliability analysis of structures consists in modeling uncertainties related to its loads and strengths by random variables and integrating them in the stability calculations in order to assess their impact on the structural safety of the dam. The case study is the Xoldocogagna dam, a RCC gravity dam 32 m high, located in the Pyrenees Atlantiques, France. This case study has highlighted the interest of hazard study as a tool to establish a finding of overall security level of the dam and appurtenant structures and prioritize measures to reduce risks. In particular, the hazard study was conducted to compare the impact of earthquake and hydrologic hazards. Finally the method of reliability analysis of structures was used to assess probability of failure of the dam, but above all to assess the impact of various risks (hydrological, seismic, materials, ...) on the structural safety of structure.L’objectif de cette communication consiste à présenter, au travers d’un exemple d’application, la mise en ½uvre couplée de méthodes de la sureté de fonctionnement et de la fiabilité permettant d’évaluer la sécurité structurelle du barrage dans un format probabiliste. Une analyse de fiabilité des structures consiste à modéliser par variables aléatoires les incertitudes liées aux chargements et aux résistances d’un ouvrage et à les intégrer dans les calculs de stabilité afin d’évaluer leur impact sur la sécurité structurelle du barrage. Le cas d’étude correspond au barrage de Xoldocogagna, un barrage-poids en BCR de 32 m de hauteur, situé dans les Pyrénées Atlantiques, France. Cette étude de cas a mis en évidence l’intérêt de l’étude de danger comme outil permettant d’établir un constat du niveau de sûreté global du barrage et des ouvrages annexes et de prioriser les mesures destinées à la réduction des risques. En particulier, l’étude de danger a permis de comparer l’impact des aléas sismiques et hydrologiques. Enfin la méthode d’analyse de fiabilité des structures a permis d’évaluer une probabilité de défaillance du barrage, mais surtout d’évaluer l’impact des différents aléas (hydrologique, sismique, matériaux, …) sur la sécurité structurelle de l’ouvrage

Automatic soil identification from penetrometric signal by using artificial intelligence techniques

Conventional geotechnical soil classifications aim to classify soils into families with geotechnical characteristics and therefore similar behaviour, however, they require core samples and laboratory identification testing. Several empirical systems for estimating the nature of the soils have been developed on the basis of several in situ geotechnical tests. However, at present these systems remain empirical and they are often only used on an indicative basis. The objective of this article is, based on the analysis of dynamic penetrometric signals, to develop a methodology able to provide an estimate of the nature of the soil crossed. The methodology developed provide an automatic classification based on Artificial Neuron Networks (ANN) tools. Two types of ANN architectures were considered: Multilayer Feedforward Perceptron (MFP) and Probabilistic Neural Network (PNN). The learning of these two tools was achieved through a base carried out in the laboratory and in situ. The both classification models were then tested in blind conditions and showed a good efficiency for calibrated soils and promising results for in situ soils.The accepted manuscript in pdf format is listed with the files at the bottom of this page. The presentation of the authors' names and (or) special characters in the title of the manuscript may differ slightly between what is listed on this page and what is listed in the pdf file of the accepted manuscript; that in the pdf file of the accepted manuscript is what was submitted by the author

Analyse de fiabilité du mécanisme de glissement de barrages en remblai par la méthode des éléments finis stochastiques, basée sur des données de terrain

International audienceHydraulic works are risky civil engineering structures and deterministic methods are traditionally used to evaluate their stability. A complete probabilistic approach has been developed to evaluate the structural stability of earth dams based on construction data, involving the spatial variability of the hydraulic and mechanical properties of the dam as it was constructed

Simulation de sols réalistes pour modèles de propagation électromagnétique 3-D

This paper investigates the problem of simulation of realistic soils for electromagnetic 3-D computational models. The major difficulty is to take into account the heterogeneous nature of real-life soils, which is an aggregate of random and regular structures, due to environmental (climatic conditions, etc.) or human (soil tillage) processes. The developed methodology uses 3 D measurements of pertinent soil parameters, able to describe the heterogeneity of real-life soils. It can be broken down into four main tasks: (a) 3-D measurement of soil parameter(s); (b) characterization of the 3-D spatial distribution of soil parameter(s); (c) simulation of 3-D volumes with the same spatial distribution; and (d) simulation of 3-D soil permittivity maps using electromagnetic mixing model. This methodology is illustrated with the example of soil density measurement, which is evaluated with the use of a motor-driven penetrometer.Cet article s`intéresse au problème de la simulation de sols réalistes utilisés par les modèles de propagation électromagnétique 3-D. La principale difficulté est liée à la prise en compte de la nature hétérogène des sols réels, composés d`un assemblage de structures régulières et aléatoires, introduit par des facteurs environnementaux (conditions climatiques, etc.) et humains (travail du sol). L`approche développée est basée sur la mesure 3-D de variables pertinentes, capables de décrire l`hétérogénéité des sols réels. Elle peut être décomposée en quatre taches principales : (a) mesure 3-D des paramètres du sol ; (b) caractérisation de la distributions spatiale 3-D de ces paramètres ; (c) simulation de volume possédant les mêmes distributions spatiales ; et (d) simulations de cartes 3-D de la permittivité du sol en utilisant un modèle de mélange. Cette méthodologie est illustrée par un exemple de mesure de la densité du sol, densité évaluée à l`aide d`un pénétromètre motorisé

Développement d’un modèle de variabilité spatiale des pressions interstitielles au sein d’un ouvrage hydraulique en remblai

National audienceLa connaissance des pressions interstitielles régnant dans un ouvrage hydraulique en remblai est fondamentale pour l’analyse de sa stabilité mécanique. Dans le calcul classique de ces pressions, des incertitudes existent, en ce qui concerne notamment la conductivité hydraulique des matériaux du remblai et la représentation de sa variabilité spatiale. Un modèle aux éléments finis permettant de calculer les pressions interstitielles en introduisant cette variabilité spatiale sous forme de champs aléatoires a été développé avec le code Cast3M. La méthodologie générale de la modélisation probabiliste est présentée. Un champ aléatoire de perméabilité à saturation est établi à partir du traitement statistique et géostatistique de données d’études et de contrôle de construction disponibles sur un cas de barrage en service. Le logiciel de fiabilité OpenTURNS couplé au modèle physique permet de propager les incertitudes et de réaliser des simulations de Monte-Carlo. La distribution des lignes piézométriques obtenues en sortie du modèle est ensuite comparée aux valeurs mesurées par le dispositif d’auscultation en place sur l’ouvrage

Effet de la méthode de préparation sur le comportement non drainé d’un sol granulaire

Cet article présente une étude expérimentale réalisée en laboratoire à l’appareil triaxial sur l’influence de la méthode de préparation des échantillons sur le comportement non drainé du sol de Chlef. Les essais ont été effectués sur des échantillons de densité relative initiale de 29, 50 et 80 % et à des pressions de confinement effectives initiales de 50, 100 et 200 kPa selon deux méthodes de préparation à savoir la pluviation à sec (PS) et le placement humide (PH) à une teneur en eau de 3 %. Les résultats des essais montrent que le confinement initial affecte d’une manière considérable la résistance à la liquéfaction du sol. En effet, cette dernière augmente avec la pression de confinement. Les résultats montrent aussi que les échantillons préparés avec la méthode de pluviation à sec présentent une résistance à la liquéfaction plus élevée que ceux préparés avec la méthode du placement humide, en mobilisant un effort résiduel plus grand