Characterization and modelling of the behavior of reinforced concrete wall-slab connections for the seismic analysis of Civil Works and Equipment

Dans le cadre des réévaluations de la sûreté sismique des installations nucléaires, EDF est amené à caractériser la tenue des structures de bâtiments nucléaires en béton armé et des équipements qu’elles supportent. Les études d’ingénierie s’appuient sur la simulation numérique. Pour améliorer les capacités de ces calculs, EDF a lancé un programme de recherche sur la caractérisation expérimentale et la modélisation numérique des jonctions voile-plancher dans les structures en béton armé sous séisme. L’objectif est double : d’une part affiner les calculs de spectres de séisme transmis aux équipements présents sur les planchers, d’autre part affiner les évaluations de robustesse dans les zones autour des jonctions (efforts transmis, besoins en ferraillage).La campagne expérimentale inclut deux fois deux maquettes en béton armé, soumises à des chargements cycliques quasi-statiques et dynamiques au moyen de la table vibrante Azalée du CEA, à la fois en flexion hors plan et en cisaillement dans le plan du plancher.Comme cela a déjà été fait dans la littérature pour des jonctions poteaux-poutres, un modèle de la jonction compatible avec une modélisation éléments finis plaques ou coques du bâtiment est proposé. Les apports de cette modélisation sont ensuite évalués sur la base des résultats de plusieurs campagnes expérimentales, en particulier la campagne d’essais citée ci-dessus mais également de campagnes précédentes sur le comportement dynamique des planchers des structures nucléaires. La faisabilité d’application du modèle à une étude industrielle est également appréciée sur la base de l’étude d’un bâtiment nucléaire type. L’utilisation du modèle a permis de valoriser des marges de conception en termes de ferraillage et de niveaux de spectres de planchers.As part of the periodic reassessments of the seismic safety of nuclear installations, EDF has to characterize the behavior of the structures of reinforced concrete nuclear buildings and the equipment they support. Engineering studies are based on finite element numerical simulation. To improve the capabilities of these calculations, EDF launched a research program on the experimental characterization and numerical modeling of the reinforced concrete structures wall-slab connections under seismic loading conditions. The objective is twofold: on the one hand, to refine the calculations of the earthquake spectra transmitted to the equipment supported on the floors, on the other hand, to refine the robustness assessments in the areas around the connections (transmitted forces, reinforcement requirements).The experimental campaign includes a series of two times two reduced-scale reinforced concrete mock-ups, subjected to quasi-static and dynamic cyclic loading by means of the CEA's Azalée vibrating table, in out-of-plane bending and in shear in the slab plane.As already existing in the literature for column-beam junctions, a model of the connection compatible with a plate or shell finite element model of the building is proposed. Its objective is to idealize the specific contribution of the connection in terms of kinematics, stiffness, redistribution of forces and resistance.The contributions of this model are then evaluated based on the results of several experimental campaigns, in particular the test campaign cited above, but also previous campaigns on the dynamic behavior of slabs in nuclear structures. The feasibility of applying the model to an industrial study is also assessed by means of the study of a typical nuclear building. The use of the model made it possible to highlight design margins in terms of reinforcement and floor spectra levels