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Comportement dynamique d'un matériau isolant rigide et de réservoirs de gaz liquéfié

François Richer

Masters thesis (1997)

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Cite this document: Richer, F. (1997). Comportement dynamique d'un matériau isolant rigide et de réservoirs de gaz liquéfié (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/9032/
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Abstract

RÉSUMÉ Ce mémoire se divise en deux parties. La première traite de l'analyse du comportement dynamique d'un matériau isolant rigide appelé « foamglas ». Dans la seconde, une analyse par éléments finis du comportement dynamique de réservoirs cylindriques à axe vertical contenant un liquide est effectuée. Première partie : Le foamglas est un matériau isolant rigide utilisé sous des réservoirs contenant du gaz naturel Liquéfié dont la température d'entreposage est de -160°C. Ce matériau est disposé en couches sous le réservoir. La façon dont les couches sont assemblées constitue une caractéristique importante affectant le comportement structural d'une telle base isolante. Dans certains cas, elles sont séparées par du goudron liquide tandis que dans d'autres cas, des feuilles de papier goudronné sont disposées entre chacune d'elles.Le premier objectif visé dans cette recherche est d'établir la variation des propriétés structurales d'un spécimen de foamglas dont les couches sont séparées par du papier goudronné en fonction de la température du matériau. Un autre objectif est d'évaluer les risques de fissuration et de perte de capacité isolante du matériau lorsque soumis aux vibrations typiques d'un dynamitage. Pour atteindre ces objectifs, un processus expérimental a été élaboré. Des essais statiques et dynamiques ont été effectués sur un muret de foamglas de 1828x63 5x127mm dont les couches étaient séparées par du papier goudronné. Un montage expérimental a été élaboré de sorte à représenter adéquatement les conditions réelles d'utilisation du foamglas.Les résultats obtenus des essais statiques ont permis d'établir que la rigidité latérale et la charge ultime de glissement de l'assemblage foamglas-papier goudronné sont peu affectées par la présence ou non d'un gradient thermique. Les essais dynamiquesn'ont pas démontré de glissement notable entre les différentes couches de foamglas. Par contre, ceux-ci ont permis d'observer la fissuration de quelques blocs. Il n'est pas évident d'établir les causes exactes de cette fissuration. Cependant, il a été remarqué que la répartition de ces fissures se faisait de façon aléatoire de sorte que la capacité isolante de l'ensemble n'était pas affectée. En fait, ces fissures étaient bloquées par la présence du papier goudronne et ne pouvaient traverser l'épaisseur de foamglas en entier et ainsi offrir un passage direct pour la température. Deuxième partie :Les objectifs de cette partie sont de valider un modèle d'éléments finis de sorte à ce qu'il soit apte a représenter adéquatement le comportement dynamique d'un réservoir de liquide et l'interaction fluide-structure, d'évaluer l'effet du rapport hauteur/rayon sur les fréquences et les modes de vibration observés, de calculer les fréquences et modes de vibration d'un réservoir réel en fonction de différents niveaux de liquide et d'évaluer les risques séismiques de celui-ci. Pour ce faire, le logiciel d'é1éments finis ADINA est utilisé. La modélisation est effectuée en utilisant des éléments coques à huit noeuds pour représenter la paroi du réservoir et des éléments fluides à base potentielle pour représenter le fluide. Les modes de vibrations d'un réservoir sont de deux types: il y a les modes de renversement qui engendrent un mouvement de renversement global de la structure, à la manière d'un porte-à-faux, et les modes d'ovalisation qui sont caractérisés par une ovalisation du réservoir et qui ne provoquent pas de renversement global du réservoir. Ces analyses ont permis de constater que le rapport hauteur/rayon a une grande influence sur le type de modes de vibration observés. De plus, ces modes ont été reliés à deux types de dommages séismiques dont le plus critique est le flambement de la paroi à la base des réservoirs dû au mouvement de renversement de celui-ci. En effet, ce flambement local peut être accompagné du déchirement de la paroi ou du joint entre celle-ci et le fond du réservoir et ainsi entraîner la perte du contenu.Les analyses sur le réservoir réel ont donc été réalisées dans l'optique d'évaluer les cas les plus critiques pour le réservoir. Ainsi, une attention particulière a été portée au mode de renversement du réservoir. Les analyses ont démontré que pour un tel réservoir situé dans l'est de l'Amérique du Nord, les risques d'endommagement sont relativement faibles à cause des séismes de cette région, dont le contenu fréquentiel est élevé, qui n'amplifie que les modes d'ordre supérieur et ce, pour des niveaux inférieurs à 50% de la hauteur du réservoir. Les risques de flambement de la paroi à la base, dans ces conditions, sont considérés comme étant fàibles. Cependant, le même réservoir situé dans l'ouest de l'Amérique du Nord pourrait être endommage par un séisme de cette région dont le contenu fréquentiel, plus bas, est susceptible d'amplifier le premier mode de vibration du réservoir lorsque celui-ci est rempli à pleine capacité. Les risques de flambement de la paroi à la base seraient donc plus élevés. CONTENU Étude expérimentale sur un matériau isolant rigide -- Description des méthodes d'analyse séismique d'un réservoir de liquide -- Analyses numériques.

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Additional Information: Le fichier PDF de ce document a été produit par Bibliothèque et Archives Canada selon les termes du programme Thèses Canada https://canada.on.worldcat.org/oclc/1200498807
Department: Département des génies civil, géologique et des mines
Date Deposited: 04 Aug 2021 11:06
Last Modified: 27 Aug 2021 17:36
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/9032/

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