Description des différentes méthodes

Les méthodes d’étude de la résistance d’une structure soumise à une onde de pression présentées ci-après sont issues du rapport de l’Ineris « Formalisation du savoir et des outils dans le domaine des risques majeurs – La résistance des structures aux actions accidentelles ».

Les méthodes employées pour déterminer la résistance des structures aux actions accidentelles sont de 3 types :

Les méthodes empiriques : les plus fréquemment utilisées pour l’évaluation des effets. On rencontre principalement des tableaux de dommages en fonction du niveau de pression et des diagrammes Pression – Impulsion.

Les méthodes analytiques qui utilisent principalement une analogie masse – ressort pour calculer un niveau de contrainte dans la structure, qui est ensuite comparé à la contrainte à la rupture afin de déterminer si la structure reste intègre.

Dans le domaine des risques accidentels, l’approche en « Pression – Temps » est la plus pertinente.

Les modèles possibles sont :

• Un calcul statique élastique linéaire équivalent ;
• Un calcul dynamique non linéaire ;

Les méthodes numériques qui permettent de coupler un code CFD, donnant le champ de pression appliqué à la structure, à un code éléments finis permettant d’avoir la répartition de contraintes dans la structure.

Pour étudier les effets de l’onde de surpression sur les murs du stérilisateur, une méthode analytique a été choisie.

En effet, les méthodes empiriques ne permettent pas la réalisation d’une étude précise prenant en compte des différentes caractéristiques de la structure cible et de l’onde reçue (surpression maximale - intensité, durée, forme du signal). Quant aux les méthodes numériques, elles sont préférentiellement utilisées pour des structures complexes.

Les méthodes analytiques

Soumise à un effort soudain, une structure est accélérée, et l’effet de l’inertie et des vibrations peut amener à une amplification ou une atténuation des contraintes internes par rapport à un chargement statique.

En fonction des niveaux de pression et des durées considérées, on distingue 3 domaines aux techniques de calcul différentes :

• Quasi-statique,
• Pression-temps,
• Impulsionnel.

La méthode que nous employons généralement nous permet de déterminer la résistance des structures aux actions de pression est un modèle masse-ressort élasto-plastique. Ce type de modèle est pertinent et généralement suffisant pour des structures simples (homogènes, avec un mode de rupture caractéristique, comme c’est le cas des murs étudiés).

Il consiste à représenter le système réel par une masse associée à un ressort, dont le comportement lorsqu’il est soumis à une sollicitation P(t) est représenté par l’équation suivante :

Avec :

• M : la masse équivalente,
• R : la force de rappel équivalente.