Comparaison des méthodes explicite et implicite pour la modélisation numérique des interactions barrage-réservoir et des interfaces béton-roc

Ce mémoire propose une comparaison entre plusieurs approches de modélisation du comportement sismique des barrages poids en béton par la méthode des éléments finis couplée à des des analyses dynamiques implicites ou explicites. Cette comparaison s'articule autour de deux volets principaux de l'analyse de la sécurité sismique des barrages. Dans un premier temps, le projet s'intéresse à différentes approches et hypothèses reliées à la modélisation de l'interactions barrage-réservoir. Dans un second temps, plusieurs techniques de modélisation non-linéaire des interfaces barrage-fondation sont évaluées dans le cadre d'un exemple simple. La comparaison des approches de modélisation de l'interaction barrage-réservoir est effectuée en étudiant les effets séparés de plusieurs hypothèses. La réponse modale ainsi que les courbes de réponse en fréquence sont validées pour le barrage seul, dans le but d'éliminer les incertitudes reliées à la modélisation de la structure. Une procédure d'obtention des courbes de réponse en fréquence est décrite dans le domaine temporel, car certains outils ne permettent pas d'analyser dans le domaine fréquentiel un système barrage-réservoir. Des analyses dynamiques sismiques sont conduites avec un système barrage-réservoir. L'eau du réservoir est définie selon deux formulations : (i) lagrangienne couplée avec des analyses explicites, et (ii) eulérienne couplée avec les analyses implicites. Les spectres de plancher obtenus à la crête du barrage avec ces deux formulations du réservoir sont alors comparés. L'effet de la définition de l'interface barrage-réservoir sur la réponse sismique du système est aussi évalué, notamment en étudiant la performance de deux types d'interfaces barrage-réservoir couramment utilisées dans la littérature. La comparaison se poursuit avec l'étude de l'effet du choix des conditions frontières appliquées en amont du réservoir. Le modèle explicite proposé utilise des couches absorbantes PML (Perfectly Matched Layer). La méthode des forces effectives est présentée conjointement à l'utilisation des PML. Le spectre de plancher obtenu avec le PML est comparé avec celui obtenu pour une analyse implicite utilisant une condition aux frontières infinie.