Soutenance mémoire
Vulnérabilité des conduites de gaz
Définition du paramètre RR
Le dommage sismique des conduites enterrées est généralement représenté dans des courbes donnant l’allure d’un indicateur de performance en fonction d’un paramètre d’intensité sismique. Ces courbes sont vues comme la meilleure interprétation des données disponibles issue d’une reconnaissance post-sismique.
En général, l’indicateur de performance est le taux de réparation, noté RR, ce qui représente un nombre de réparations par unité de longueur de conduites suite à un mouvement sismique (nombre de réparations par kilomètre …). Un autre paramètre très peu utilisé en terme de nombre de réparations par unité de surface (Trifunac et Todorovska 1997), actuellement, ce dernier n’est pratiquement plus utilisé.
Méthodes d’estimation du paramètre RR
Equation de prédiction du mouvement de sol
Les approches disponibles dans la littérature pour l’estimation du dommage sismique sont très nombreuses, elles sont le plus souvent en fonction d’un GMP à savoir (PGA, PGV, PGD, MMI…) ou d’une combinaison entre deux d’entre eux, tel que (PGV²/PGA). Aussi la recherche de la valeur de RR revient à connaitre d’abord la valeur du GMP à travers la GMPE. (Atkinson, G et M. Boore 2003). Quelle est la forme générale de la GMPE ? En d’autres termes quels sont les paramètres à introduire pour obtenir le GMP ? Il est actuellement admis que l’obtention de la valeur du GMP dépend de trois paramètres :
Caractéristiques sismiques : Magnitude, profondeur, type de faille,…
Caractéristiques du trajet sismique : Distance épicentrale, type de sol traversé,…
Caractéristiques de site : effet de site, comportement mécanique du sol,…Il est donc très difficile sinon impossible d’affirmer qu’une GMPE est meilleure qu’une autre. En fait chaque GMPE est entachée d’une certaine incertitude que chaque modèle essaie de minimiser. J Douglas, a résumé l’ensemble des équations de prédiction du mouvement de sol (Douglas, Akkar et al. 2014).
Estimation du dommage des conduites
La corrélation empirique entre les dommages relatifs aux canalisations enterrées et les paramètres d’intensité des mouvements du sol a été étudiée depuis le milieu des années 1970. Ballantyne et al. (1990) ont proposé des courbes de fragilité pour les conduites enterrées par type de conduites à savoir l’acier, la fonte et amiante-ciment et ceci à partir de données enregistrées suite au séisme de Loma Prieta 1989. Ces derniers ont été archivés tenant compte du type de matériaux des conduites endommagées.
Avec si peu de données collectées, les auteurs ont pu proposer des algorithmes de dommages qui proposent un nombre de réparations de conduites par unités de longueur (réparation/1000 pieds dans cette étude) connaissant les valeurs de PGV.
Les Composants des réseaux de distribution du gaz
Les réseaux de transport par canalisation d’une ville sont composés de tronçons de conduites et d’ouvrages connexes, remplissant des fonctions précises :
Les stations d’injection ou de départ constituent les points d’entrée du réseau de transport.
Les stations de compression (pour les gaz) ou stations de pompage (pour les liquides) sont réparties régulièrement le long des réseaux de transport pour maintenir la pression et la vitesse du fluide dans les canalisations.
Les postes de livraison permettent de mettre la matière transportée à disposition des consommateurs.
Les postes de sectionnement ont pour objectif d’isoler un tronçon de canalisation afin d’assurer sa maintenance ou de limiter les conséquences néfastes en cas de fuite suite à un séisme ou autre évènement moteur. Ces postes sont parfois équipés de coupures, destinées à contrôler les différents paramètres d’intégrité de la canalisation : géométrie, propreté, fissuration, etc. La distance entre deux postes de sectionnement consécutifs dépend de la règlementation applicable,
elle varie d’une dizaine de kilomètres à quelques centaines de kilomètres pour les grandes canalisations.
Les postes de détente ou poste de régulation permettent de diminuer la pression des fluides à l’aval. Ils peuvent aussi séparer des portions de réseau exploités à des pressions différentes.
Les stations d’arrivée marquent l’extrémité d’un réseau de transport. Ceci peut être un réservoir de stockage ou le début d’un réseau aval de transport ou de distribution.
Caractéristiques des conduites utilisées
Matériaux:
Entre 1815 à 1845, pour l’alimentation en gaz de l’éclairage public, les conduites utilisées étaient en bois et en plomb, avant l’apparition de la tôle bitumée.
Il s’agissait de troncs d’arbres évidés. Après les conduites en tôle bitumée ont pris place à partir 1861. Début 1906, l’inventaire du réseau parisien collationne environ 1200 km de conduits de diamètre 27 à 1000 mm à une pression de 8 mbar jusqu’à 1979, pour passer à 20 mbar suite à la conversion du gaz naturel au remplacement du gaz manufacturé. Depuis 1963 ce matériau a été progressivement remplacé par d’autres matériaux comme la fonte et l’acier, à partir de 1974 jusqu’à présent on a découvert le polyéthylène à haute densité (PEHD). Toute cette variété à travers le temps a été désignée seulement pour offrir une résistance nécessaire et suffisante aux conduites pour non seulement résister aux pressions des liquides à l’intérieur, mais aussi une autre résistance du aux conditions de la nature telles que les chocs, glissements de terrain, séismes …etc.
Causes (indicateurs) des dommages des conduites
Tendances des conduites :
Théoriquement, l’orientation des tuyaux joue un rôle très important dans les dommages causés aux conduites par la propagation des ondes sismiques. Par exemple, si un segment droit de conduite est orienté dans la même direction que la propagation d’un groupe d’ondes de Rayleigh, les dégâts sont maximum. Par contre si le même segment de conduite est perpendiculaire à la direction de propagation du même groupe d’ondes de Rayleigh, le dommage est de zéro.
La plupart des relations de fragilité voir tous, fournissent l’estimation moyenne des dommages prenant en considération l’orientation des conduites. C’est par ce que, en général, les relations de fragilité, sont calculées à partir des scénarios de dommage concernant les réseaux de conduites avec leurs géométrie complexe.
Dans ce contexte, un réseau à géométrie complexe, signifie un réseau avec des segments de conduite orienté dans à peu près toutes les directions. Théoriquement, le calcul d’une relation de fragilité, à partir d’un scénario de dommages pour un réseau de conduite à géométrie complexe, doit fournir les mêmes estimations totales de dommages, indépendamment de la direction de propagation des ondes sismiques.
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Table des matières
Chapitre 1 Introduction
1.1 Introduction
1.2 Objectifs – Contributions
1.3 Plan de la thèse
Chapitre 2 Revue bibliographique et présentation de la problématique
2.1 Introduction
2.2 Estimation de la vulnérabilité des conduites par le paramètre RR
2.2.1 Définition du paramètre RR
2.2.2 Méthodes d’estimation du paramètre RR
2.2.3 Analyse critique des modèles d’estimation du paramètre RR
2.3 Problématique
2.4 Conclusion
Vulnérabilité des conduites de gaz
2.5 Introduction
2.6 Dispersion du réseau de gaz
2.7 Les Composants des réseaux de distribution du gaz
2.8 Caractéristiques des conduites utilisées
2.8.1 Matériaux
2.8.2 Dimensions des conduites de gaz
2.9 Causes (indicateurs) des dommages des conduites
2.9.1 Tendances des conduites
2.9.2 Affaissement du sol
2.9.3 La mise en place des conduites
2.9.4 L’âge et la corrosion
2.10 Taux de dommage
2.11 Vulnérabilité des conduites de gaz
2.11.1 Exemples des dommages relatifs aux conduites de gaz
2.11.2 Principes des méthodes existantes pour l’analyse de la vulnérabilité
2.11.3 Calcul du dommage
2.12 Conclusion
Chapitre 3 Mise en place de la méthodologie GUARR
3.1 Introduction
3.2 Hypothèses de base de la problématique
3.3 Mise en place de la méthodologie « GUARR »
3.3.1 Détermination des Taux de réparations
3.3.2 Mesure de la variabilité des taux de réparations
3.4 Procédure de calcul
3.4.1 Etape 1
3.4.2 Etape 2
3.4.3 Etape 3
3.4.4 Etape 4
3.4.5 Etape 5
3.4.6 Etape 6
3.5 Conclusions
Chapitre 4 Application de la méthodologie
4.1 Introduction
4.2 Cas du modèle de Pineda
4.2.1 Modèle de Pineda
4.2.2 Estimation du RR
4.2.3 Méthode de calcul du PGV²PGA
4.2.4 Modèles correspondants de GMPE.
4.2.5 Estimation des poids
4.2.6 Résultats
4.2.7 Conclusion
4.3 Cas du modèle de Piccinelli
4.3.1 Modèle de Piccinelli
4.3.2 Estimation du RR
4.3.3 Modèles correspondants de GMPE
4.3.4 Estimation des poids
4.3.5 Résultats
4.3.6 Discussion des résultats
4.4 Validation des résultats pour le cas du séisme de Boumerdes (2003)
4.4.1 Méthodologie
4.4.2 Description des données
4.4.3 Utilisation des nouveaux poids
4.4.4 Résultats
4.4.5 Conclusion
4.5 Conclusion
Chapitre 5 Application pour la ville de Tlemcen
5.1 Introduction
5.2 SIG
5.2.1 Définitions des SIG
5.2.2 Instruments de modélisation des dommages sismiques
5.2.3 Superposition des couches sous SIG
5.3 Prédiction des séismes
5.3.1 La magnitude du séisme
5.3.2 La distance à partir de la source de libération d’énergie
5.4 Sismicité de la région de TLEMCEN
5.4.1 Contexte national
5.4.2 Classement RPA
5.4.3 Séismes historiques : quelques cas
5.5 Input
5.5.1 Localisations des failles à proximité de TLEMCEN
5.5.2 Calcul des magnitudes maximales
5.6 Présentation des résultats
5.6.1 Estimation des RR d’après Pineda et al. considérant la GMPE d’Akkar et al
5.6.2 Estimation des RR moyen en utilisant le modèle 4 pour la plus grande faille
5.6.3 Estimation des risques en considérant la variabilité par rapport aux données
5.7 Conclusion
Conclusion
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