Ce chapitre présente une discussion sur l’ensemble de l’étude menée. Pour ce faire, une revue générale des aspects de la méthodologie est présentée suivie d’une discussion des modifications aux exigences sismiques apportées par cette étude.
De façon générale, la méthodologie utilisée dans cette étude a permis d’évaluer les exigences actuelles de conception des structures industrielles de grande hauteur situées dans des zones de forte sismicité en plus de formuler des modifications en fonction des résultats obtenus. L’objectif était d’améliorer les exigences canadiennes de conception parasismique des charpentes industrielles et tout spécialement celles de l’Annexe M dans le but de les simplifier et d’en étendre la portée. Les forces de conception et le tonnage d’acier requis de la structure de référence conçue avec l’Annexe M actuelle ont été comparés à ceux pour différentes stratégies de conception canadiennes et américaines. Les résultats ont montré que l’Annexe M n’était pas avantageuse en termes de tonnage d’acier, de limite de hauteur et au niveau de la complexité de la conception. Le fait de comparer les résultats avec les approches américaines a également permis de situer les normes de conception canadiennes et de regarder s’il était possible de s’inspirer des meilleures exigences pour formuler des changements. Or, comme présenté dans la revue de littérature, les provisions sismiques américaines pour les structures industrielles sont très limitées, mais permettent néanmoins de concevoir des ossatures en tenant compte de la ductilité et de la surrésistance inhérentes des structures, et ce sans limite de hauteur. En regard de ces comparaisons, on s’aperçoit que les provisions américaines sont plus permissives. Pour cette raison, un processus itératif pour trouver de meilleures exigences sismiques en matière de coûts, de performance et de simplicité a été mené sur le prototype de structure industrielle de 65.4 m de hauteur. Le choix de ce modèle repose sur le fait qu’il présente une hauteur légèrement au-dessus de la limite de 60 m de l’Annexe M et bien au-delà de la limite de 40 m prescrite pour les bâtiments standards des catégories modérément ductile (Type MD) et de construction conventionnelle (Type CC). De plus, le prototype provient d’un cas réel de structure industrielle, ce qui confirme que la géométrie et les masses répliquent adéquatement les conditions particulières des structures industrielles. Le dimensionnement des diagonales, des poteaux et des poutres a été effectué avec le logiciel SAP2000 alors que les analyses non linéaires ont été conduites dans le programme OpenSees. Le choix d’effectuer la conception des prototypes avec le logiciel SAP2000 et de comparer les forces
de conception aux demandes sismiques obtenues des analyses non linéaires a permis de valider la capacité des méthodes de conception à prédire les efforts. L’usage du logiciel SAP2000 était motivé par le fait que ce logiciel est très répandu en pratique. À l’inverse, le programme OpenSees n’est pas utilisé en pratique en raison de sa très grande complexité d’utilisation, mais pour ce type d’étude il avait l’avantage d’offrir un aperçu précis de la réponse réelle des structures face à des sollicitations sismiques. En effet, avant d’entreprendre les analyses sur des structures complètes, des modèles numériques de diagonales ont permis de vérifier la précision du logiciel à prédire la réponse inélastique et les résistances probables des éléments. Pour les sollicitations sismiques, des enregistrements historiques représentatifs de la ville de Vancouver ont été utilisés. Ce choix d’emplacement sismique a permis d’étudier la conception des structures dans des zones de fortes sismicités. Comme discuté dans la revue de littérature, les exigences pour ces zones sont plus restrictives ce qui limite l’application à certains types de contreventement. De cette manière, les méthodes de conception ont été développées pour les niveaux de sismicités les plus restrictifs. Les analyses ont cependant été menées uniquement pour un sol ferme, puisque ce type de sol est la catégorie de référence du CNBC. Or, dans bien des cas, les complexes industriels doivent être érigés sur des sols plus mous qui amplifient considérablement les mouvements sismiques. Pour cette raison, des études additionnelles avec plusieurs types de sols devraient être entreprises pour confirmer les résultats et généraliser les méthodes de conception à l’ensemble du territoire canadien.
Les deux méthodes de conception qui ont été proposées sur la base des exigences actuelles de l’Annexe M et de la catégorie de Type CC représentent deux options pratiques et efficaces pour la conception de structures industrielles de grande hauteur. De manière plus précise, l’approche modifiée de l’Annexe M permet de simplifier les exigences de conception des colonnes ce qui réduit directement les quantités d’acier requises. En effet, éliminer le moment de flexion de conception permet de simplifier le dimensionnement pour les concepteurs tout en réduisant les sections des colonnes. Comme présenté dans la revue de littérature, aux États-Unis, les dispositions actuelles permettent de négliger la flexion des colonnes. Cependant, pour ce code, aucune limite élastique du cisaillement d’étage n’est prescrite et donc la conception des colonnes est effectuée en appliquant simultanément les résistances probables des diagonales. Pour des structures de grande hauteur, il a été observé que cette exigence menait à des efforts de conception très grands qui ne sont pas représentatifs de ce qui serait observé en réalité. En effet, les analyses non linéaires ont
montré que les diagonales demeuraient élastiques en tension, et ce pour toutes les hauteurs des structures étudiées. Ce comportement a été pris en compte lorsque les exigences ont été formulées comme c’est notamment le cas pour la combinaison des efforts pour les colonnes de coin. Pour celles-ci, la combinaison, actuellement prescrite dans l’Annexe M, de 100%-100% des efforts probables des diagonales est bien trop conservatrice et limitait l’application de l’annexe dans certains cas. D’autre part, la méthode de conception basée sur la catégorie Type CC s’est avérée être une option avantageuse étant donné qu’une conception par capacité n’est pas requise. Les provisions proposées sont plus sévères que ce qui est actuellement prescrit, ce qui est normal considérant que les dispositions en vigueur ne sont pas adaptées aux structures industrielles. En revanche, la limite de hauteur de la méthode proposée pourrait être considérablement augmentée et atteindre ou se rapprocher de ce qui est actuellement disponible dans le chapitre 15 de la norme ASCE7-10. En somme, les propositions de cette étude avaient pour objectifs d’améliorer l’usage et d’étendre la portée des exigences parasismiques pour les structures industrielles.