Avec l’augmentation des coûts liés aux dégâts matériels des séismes, les codes se dotent de sections réservées à l’évaluation des structures existantes. Dans ce mémoire sont présentés les deux codes utilisés, que sont le CNBC et la norme ASCE 41. Le CNBC est présenté dans deux éditions, 2010 et 2015, à titre d’ouvrage de référence au Canada ; la norme ASCE 41-13 est présentée comme ouvrage de référence rassemblant l’ensemble du savoir sur le sujet de la réhabilitation sismique.
CNBC 2010
L’édition 2010 du CNBC n’est aujourd’hui plus l’ouvrage de référence. La version 2015 l’a remplacée, et ses seules recommandations doivent être prises en compte dans les démarches liées à la conception ou à l’évaluation des bâtisses au Canada. Cependant, les exigences de la version 2010 sont encore largement connues des ingénieurs praticiens. La présente section se fonde sur cette hypothèse pour présenter une démarche d’évaluation sismique communément utilisée au Canada.
Le commentaire L du CNBC 2010 décrit les règles qui sont en vigueur en ce qui concerne les réhabilitations des structures. En particulier, les paragraphes 37 à 42 décrivent précisément les règles que le code recommande d’appliquer lors d’une réhabilitation sismique de structure.
Il est notamment précisé que la table L-3 fournit un coefficient d’évaluation structurelle de 0,6 pour les charges sismiques. A son propos, le paragraphe 40 précise que ce facteur doit être utilisé comme un effet de seuil, ainsi que pourrait l’illustrer la Figure 2-1.
Figure 2-1 Processus de détermination de besoin de réhabilitation sismique
Ainsi, le facteur de 0,6 est appliqué à la disposition du code actuel : si l’évaluation selon le code originel de conception rencontre les sollicitations du code à jour pondérées par le facteur 0,6 ; l’évaluation est jugée satisfaisante et le besoin de réhabilitation est jugé inapproprié ; a contrario, si l’évaluation ne rencontre pas la valeur imposée par le code actuel pondéré parle facteur de 0,6, la réhabilitation est imposée au même niveau que le code actuel.
La procédure d’évaluation est définie dans le Guide de l’évaluation sismique des bâtiments existants, publiés par le Conseil National de Recherches Canada. L’analyse rapide est décrite dans le chapitre 3 de ce guide, et l’analyse rapide est détaillée comme suit :
1) Calcul du poids du bâtiment
2) Calcul de la période du bâtiment dans les directions principales d’étude 3) Calcul du cisaillement à la base dans les directions principales d’étude 4) Procéder aux calculs suivants :
a) Distribution des forces sismiques latérales sur la hauteur du bâtiment à l’étude, et calcul des cisaillements aux étages et des moments de retournement aux étages
b) Distribution des cisaillements aux étages aux membrures verticales des systèmes de résistance aux charges latérales
CNBC 2015
Dans l’édition 2015 du code du bâtiment, le facteur présenté dans la sous-section 2.3.1 (60% des efforts) n’est plus explicitement présenté. Une procédure d’évaluation en plusieurs étapes et selon différents critères (nommés Tier 1, Tier 2 et Tier 3) est déclinée. Le logigramme de réflexion est présenté en Figure 2-2.
Figure 2-2 Logigramme de la procédure d’évaluation sismique, tiré du Commentaire L (CNRC, 2015)2
Le commentaire L version 2015 fait également appel à la norme ASCE 41-13 comme guide possible pour l’évaluation sismique menée. Elle est pour cette raison présentée dans la sous-section 2.3.3.
Braced Steel Frame using ASCE 41-13 and Canadian Design Standards, Soumis 2016).
Le chapitre 2 de la norme américaine ASCE 41-13 (ASCE, 2013) présente des objectifs de performance pour les bâtiments existants. Ces objectifs de performance se déclinent en deux aspects : des objectifs de performance pour les éléments structuraux et des objectifs de performance pour les éléments non-structuraux. Les objectifs structuraux se déclinent en trois paliers qui sont : l’occupation immédiate possible, la sauvegarde de la vie humaine ou bien la prévention de l’effondrement), et prennent en compte des paramètres tels que la durée de vie passée de la structure concernée, mais aussi le coût engendré par les réhabilitations en rapport avec le gain réel de la réhabilitation. Ces critères permettent de définir le niveau de réhabilitation que doit atteindre la bâtisse (minimal ; moyen ; très élevé), et donc les exigences plus ou moins sévères (dépendamment des cas) qu’elle doit satisfaire.
Le chapitre 9 développe les critères d’évaluation sismique pour les membrures structurelles des constructions en acier. Dans ce chapitre est introduit un facteur m permettant de quantifier la demande en ductilité permise pour les membrures d’une structure ayant expérimenté un séisme. Ce facteur, dépendant du cas de figure rencontré, est rassemblé au tableau 9-4. Il traduit la ductilité autorisée dans un élément soumis à une deformation-controlled action, soit la limite de déformation autorisée dans un élément soumis à une force supérieure à sa limite élastique.
Dans le cas de poutres, de colonnes ou de diagonales en compression, le facteur m toléré pour une occupation immédiate après le séisme est par exemple de 1,00 pour les tubes HSS et pour les profilés W.
D’autre part, le commentaire 9.2.2.1.2 recommande de procéder à une évaluation des propriétés des membrures en considérant la « résistance prévue » des matériaux utilisés au lieu de leur limite
élastique. Cela se traduit par l’application d’un facteur de pondération α à la valeur de Fy. Dans le
cas des aciers utilisés dans cette étude, ce facteur est donné égal à 1,10.
Les critères d’évaluation sismiques pour les composants non-structuraux sont présentés dans le chapitre 13. Les objectifs de performance pour ces composants sont ici décrits selon 4 paliers : opérationnels, maintien en place, sauvegarde de la vie humaine ou non-considération des éléments structuraux. De même que pour les membrures structurelles, les éléments non-structuraux sont classés dans deux catégories différentes : les éléments sensibles aux déformations et les éléments sensibles aux accélérations. Pour chacune de ces catégories, la norme ASCE 41-13 définit des critères d’évaluation.