2.6 Documents techniques et pratiques de conception des États-Unis
2.6.3 ASCE/SEI41-06 (Seismic Rehabilitation of Existing Buildings)
L’ASCE/SEI41-06 présente des exigences en terme de réhabilitation sismique visant la pro- tection des bâtiments existants problématiques. Par contre, l’information présentée dans ce document a des limites et n’est pas conçue pour la réfection de bâtiments endomma- gés. Il est recommandé de suivre les indications de FEMA306 (Evaluation of Earthquake
Damaged Concrete and Masonry Wall Buildings) pour la réfection de bâtiments endom-
magés. Il est important de noter que l’ASCE/SEI41-06 n’est pas un document équivalent aux Lignes directrices la protection parasismique des structures de bâtiments existants du CNRC. L’ASCE/SEI41-06 présente des exigences selon des critères de performance principalement basés sur la pré norme FEMA356 (Prestandard and Commentary for the
Seismic Rehabilitation of Buildings). Les Lignes directrices pour la protection parasismique des structures de bâtiments existants du CNRC, présente brièvement des techniques de ré-
habilitation, mais ne spécifie aucune exigence en terme de critères de performance. Les recommandations concernant la sélection des critères de performance sont traitées dans FEMA274 (NEHRP Commentary on the Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buil-
dings). La description des critères de performance ne sera pas traitée dans cette revue de
littérature. Il est recommandé d’aller consulter les documents FEMA pour avoir plus d’in- formation.
Du côté américain, les techniques de réhabilitation sont présentés dans FEMA547 (Tech-
niques for the Seismic Rehabilitation of Existing Buildings) et ne font partie d’aucune
norme ASCE/SEI. Les Lignes directrices pour la protection parasismique des structures de
bâtiments existants sont d’ailleurs basées sur FEMA547, mais dans une version beaucoup
plus abrégée. Dans l’ASCE/SEI41-13, les deux documents ASCE/SEI31-03 et ASCE/SEI41- 06 seront combinés. Présentement, l’ASCE/SEI41-06 présente des exigences pour les élé- ments structuraux et non structuraux.
Pour les murs non structuraux en maçonnerie non armée, plus particulièrement les cloisons lourdes en blocs de béton, les exigences sont définies en fonction de deux critères de per- formance. Pour le critère "Sécurité de la population" (Life Safety), on demande à ce que les cloisons et le système de retenue latérale associé soient capables de résister à la force Fp
ÉTATS-UNIS 45 mur (Δef f/hef f) à 1% (figure 2.19). Pour le critère "Occupation immédiate" (Immediate
Occupancy) , on demande également à ce que les cloisons soient capables de résister à la
force Fp spécifiée par l’IBC et de limiter le rapport déplacement latéral en plan sur la hau-
teur du mur (Δef f/hef f) à 0.5%. Pour les murs de remplissage, des exigences en terme de
résistance et de stabilité sont données. On donne également des équations afin de calculer la rigidité supplémentaire apportée par un mur de remplissage. Les murs de remplissage ne seront pas traités dans cette revue de littérature, mais des explications supplémentaires seront données au chapitre 3 lors de la modélisation d’un bâtiment typique en maçonnerie non armée.
Pour les murs structuraux en maçonnerie non armée chargés dans la direction hors-plan, deux différents types d’exigences sont prescrites tout dépendamment du critère de perfor- mance désiré. Pour le niveau de performance "Occupation immédiate" (Immediate Occu-
pancy), on empêche toute fissuration des murs en tenant compte des critères de contraintes
en tension énumérés à la section 7.3.3.2 de l’ASCE/SEI41-06. Pour les niveaux de perfor- mance "Sécurité de la population" (Life Safety) et "Prévention d’effondrement" (Collaspe
Prevention), une fissuration est permise en autant que le mur demeure dynamiquement
stable lors d’un séisme. La stabilité d’un mur est vérifiée par des analyses plus poussées, dont l’Analytical time-step integration model, proposée par l’ABK Joint Venture [ABK, 1984]. Par contre, la stabilité des murs respectant les exigences en terme de rapport h/t présentés au tableau 2.8 n’a pas besoin d’être vérifiée par cette méthode. Les limites en terme de rapport h/t sont en fonction de la charge axiale appliquée ainsi que le facteur d’amplification dynamique pour un bâtiment à plusieurs étages. Advenant la présence de joints de mortier de mauvaise qualité, une épaisseur effective du mur doit être utilisée pour le calcul du rapport h/t. Le terme SX1 correspond à l’accélération spectrale à 1.0 seconde.
Les rapports h/t doivent également être respectés pour des nouvelles constructions. Si un mur est jugé instable, on doit procéder à une réhabilitation et ajouter un système de retenue latérale tel que spécifié dans l’ASCE/SEI41-06 (Seismic Rehabilitation of Existing
Buildings).
Les exigences pour les murs structuraux en maçonnerie non armée chargés dans la direction en plan sont en fonction du rapport Δef f/hef f pour un mode de rupture à déformations
contrôlées. Celles-ci sont présentées au tableau 2.9 et sont en fonction des critères de per- formances exigés. Pour un mode gouvernant à forces contrôlées, on doit vérifier si les murs faisant partie du SRFS sont capables de reprendre les efforts latéraux. L’ASCE/SEI41-06 donne des équations afin de calculer la résistance des murs aux sollicitations latérales en plan pour chacun des modes de rupture. La plus faible résistance dicte le mode de rupture
Tableau 2.8 Rapports h/t à respecter pour les murs de maçonnerie non armée chargés hors-plan [ASCE/SEI41, 2006]
Type de mur Zone 1 ∗ Zone 2 ‡ Zone 3 § Murs d’un bâtiment à un étage 20 16 13
Murs du premier étage d’un bâtiment à 20 18 15 à étages multiples
Murs du dernier étage d’un bâtiment à 14 14 9 à étages multiples
Autres types de murs 20 16 13
∗Zone 1 : SX1≤ 0.24 ‡Zone 2 :0.24 ≤ S
X1≤ 0.37
§Zone 3 : SX1>0.37
gouvernant. Les équations quant à la résistance des murs aux sollicitations latérales en plan sont présentées ci-dessous.
Figure 2.19 Définition du rapport Δef f/hef f proposé par l’ASCE/SEI41-06
ÉTATS-UNIS 47 Tableau 2.9 Exigences en terme de rapport Δef f/hef f
[ASCE/SEI41, 2006]
Niveau de performance
Primaire ∗ Secondaire ‡
OI % SP % PE % SP % PE %
0.1 0.3hef f/L 0.4hef f/L 0.6hef f/L 0.8hef f/L
∗Les éléments primaires font partie du SRFS. Les murs de remplissage sont
des éléments primaires.
‡ Les éléments secondaires sont des éléments structuraux, mais ne font pas
partie du SRFS.
Équations présentées par les lignes directrices américaines FEMA356 et ASCE/SEI41- 06
La résistance d’un mur pour un mode de rupture de glissement des joints Vbjs est définie
comme :
Vbjs= vmeAn (2.8)
où
An = Aire en compression couverte de mortier
vme = Résistance au cisaillement de la maçonnerie13
La résistance d’un mur pour un mode de rupture de balancement Vr est définie comme :
Vr= 0.9 α PE
L hef f
(2.9)
où
α = Facteur de 0.5 pour les murs en porte-à-faux et 1.0 pour les murs retenus latéra-
lement aux deux extrémités
PE = Force axiale en compression due aux charges gravitaires
hef f = Hauteur de la force résultante
L = Longueur du mur
La résistance d’un mur pour un mode de rupture par écrasement Vtc est définie comme :
Vtc = α PL(1 − fa 0.7f m ) L hef f (2.10) où
α = Facteur de 0.5 pour les murs en porte-à-faux et 1.0 pour les murs retenus aux deux
extrémités
PL = Force axiale en compression minimale due aux charges gravitaires
hef f = Hauteur de la force résultante
L = Longueur du mur
fa = Contrainte axiale en compression due aux charges gravitaires
fm = Résistance en compression de la maçonnerie14
La résistance d’un mur pour un mode de rupture par tension diagonale Vdt est définie
comme : Vdt = Anfdt L hef f fa fdt + 1 (2.11) où
fdt = Résistance en tension diagonale de la maçonnerie15