Essai statique de sollicitation cyclique

Ce travail de recherche a pour objectif de caractériser le comportement du mur de MNA de brique traditionnelle lorsqu’il est soumis à des charges sismiques latérales. La section 1.4.8 présente les trois catégories d’essais permettant de rendre compte du comportement d’une structure face à un séisme. Il est choisi ici d’effectuer un essai statique-cyclique et ce pour plusieurs raisons. D’abord, la standardisation de ce type d’essai présente un avantage non négligeable. En effet, beaucoup de travaux comprenant des essais statiques-cycliques sur des murets des MNA de brique sont effectués suivant des procédures similaires. Il est intéressant de pouvoir comparer les résultats obtenus dans cette étude à ceux de la littérature. Cela permet de classifier la MNA étudiée par rapport à des classifications existantes, de pouvoir prédire des comportements, de savoir s’il y a une certaine cohérence dans les résultats obtenu. Enfin cela peut être utile lors de l’établissement d’un modèle, ce dernier pouvant être plus adapté pour un certain type de MNA. C’est un essai qu’il est plus convenable de faire avant d’effectuer un essai dynamique sur table vibrante car cela permet d’avoir une première approche du comportement du muret face aux charges latérales. De plus, il s’agit ici de simple muret de MNA de brique, il serait donc très compliqué de simuler un chargement équivalent à celui d’un étage pour l’essai sur table vibrante. Le muret de MNA est équivalent à un système à un degré de liberté, l’essai pseudo-dynamique est donc quasiment équivalent à l’essai statique-cyclique. Enfin, les modèles présentés au CHAPITRE 1 sont tous calculés à partir de considérations statiques, il est donc plus intéressant de les comparer à un essai statique-cyclique avec augmentation progressive de l’amplitude.

2.5.1.2 Principe de l’essai

L’essai statique de sollicitation cyclique est réalisé selon les recommandations de plusieurs sources. La première que l’on peut citer est l’ASTM E2126. Elle traite de l’application cyclique croissante d’un effort latéral sur une structure verticale afin d’en déterminer la résistance aux forces latérales. Elle présente, par exemple, plusieurs méthodes d’application de chargement

latéral sur le spécimen, les différentes propriétés physiques à mesurer et des spécificités relatives au montage. Cependant cette méthode n’est pas adaptée aux spécimens de maçonnerie, il est indiqué à l’introduction qu’elle concerne surtout les spécimens composés de cadres métalliques ou de bois. De plus, les vitesses de chargement indiquées sont trop élevées pour un essai statique sur de la maçonnerie. Les recommandations d’auteurs tels que Mazzon (2010), Petry (2015), Russell (2010) et Vanin et al. (2017), qui ont déjà effectué ce type d’essai sur de la maçonnerie, sont donc utilisées ici.

Le principe de l’essai consiste à appliquer un chargement cyclique latéral au sommet d’un muret de MNA, et ce, dans le plan du muret. Un chargement vertical constant est aussi appliqué sur le muret afin de simuler le poids d’un bâtiment. L’amplitude des cycles de chargement est croissante, ce qui permet d’amener graduellement le muret testé dans le domaine non-linéaire jusqu’à la rupture.

Figure 2.22 Schéma de la configuration de l'essai de sollicitation cyclique

L’essai se présente comme sur la Figure 2.22. Un muret de taille C est fixé, à l’aide d’une résine époxydique Sikadur®-30, à un socle d’acier lui-même fixé au sol. Une poutre d’acier est aussi fixée au sommet du muret avec de la résine époxydique Sika AnchorFix®-3001. Les résines époxydiques sont choisies sur recommandation des techniciens du laboratoire de structure lourde tout en veillant à ce que leurs résistances soient de loin supérieures aux efforts appliqués, aux prédictions des modèles et aux résistances propres à la MNA étudiée. C’est sur

cette poutre que sont directement appliqués les efforts puis la poutre les transmet au muret via la résine époxydique. L’effort cyclique latéral est créé à partir d’un vérin MTS d’une capacité de 200 kN, le corps du vérin prend appui sur une structure d’acier qui sert de bâti et le piston est fixé à la poutre au sommet du muret. Tous les boulons sont serrés à l’aide d’une clé dynamométrique et d’un multiplicateur de couple afin de garantir un montage le plus rigide possible. Le vérin MTS d’une capacité de 1500 kN est disposé à la verticale afin d’appliquer la charge verticale. La structure métallique sur laquelle est fixé le vérin est directement fixée au sol, ainsi il faut utiliser un système permettant le glissement horizontal entre la poutre au sommet du mur et la rotule d’appui du vérin vertical. Pour cela un système de roulement composé de plaques et de rouleaux est utilisé, comme on peut l’observer à la Figure 2.23. Ce système permet au vérin vertical de transmettre son effort à la poutre sans que celle-ci ne lui transmette d’effort latéral. Les mesures des efforts appliqués sont faites à l’aide de cellules de charge directement intégrées aux vérins. Pour ce qui est du déplacement, on ne peut se fier uniquement aux capteurs de déplacement intégrés aux vérins car ceux-ci mesurent aussi la déformation de la structure les soutenant. On rajoute alors des capteurs LVDT de chaque côté du muret au niveau de la première et de la dernière assise.

Le vérin vertical est commandé en force afin de garder un chargement constant au sommet du muret. Le vérin horizontal est quant à lui commandé en déplacement car cela permet de mieux observer les phases de déformations non-linéaires. Lors de la mise en place du chargement vertical, un taux de chargement de 1 kN.s-1 _{est imposé. Les déplacements horizontaux sont}

commandés avec le capteur de déplacement du vérin horizontal, en imposant un taux de 0,5 mm.min-1_{. L’historique des cycles appliqués aux murets est présenté à la Figure 2.24. Il est}

adapté du travail de Petry (2015) et de la méthode B de l’ASTM E2126. Il est important de noter que les déplacements imposés ne correspondent pas à ceux subis par le muret lors de l’essai, à cause de la déformation du vérin latéral et de la structure le soutenant. Il est préférable d’utiliser le capteur de déplacement du vérin plutôt que ceux disposés sur le muret car son asservissement est bien plus aisé. Mais l’observation de l’évolution des capteurs LVDT est aussi effectuée car cela permet de voir s’il y a des corrections à effectuer dans le déplacement imposé.

Figure 2.24 Historique du chargement latéral

Trois murets sont mis à l’essai et chacun correspond à un chargement particulier. Trois valeurs pour le chargement vertical sont choisies pour observer l’évolution des paramètres mesurés (déplacements, force latérale et modes de rupture) en fonction celui-ci et pour les comparer aux résultats des modèles de la littérature. Le détail des chargements utilisés est donné au CHAPITRE 3 lors du paramétrage de l’essai car celui-ci dépend des résultats de la phase I. Certains modèles nécessitent la considération des conditions aux limites des murets. Étant

0,025 -0,025 0,05 -0,05 0,1 -0,1 0,15 -0,15 0,2 -0,2 0,25 -0,25 0,3 -0,3 0,4 -0,4 0,6 -0,6 0,8 -0,8 1 -1 1,4 -1,4 1,8 -1,8 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 10 20 30 40 50 D évi at io n δ (% ) Étape

donné la configuration adoptée pour l’essai, on peut envisager que le muret testé est fixé à la base et libre de rotation à son sommet. En effet, à la différence du travail de Petry (2015), on n’utilise pas deux vérins verticaux pour imposer une condition limite particulière au sommet. L’unique vérin utilisé ne permet pas d’imposer un couple qui empêcherait la rotation de la poutre sur le haut du muret. On peut donc considérer les coefficients ψ et α comme étant respectivement égaux à 1 et 0,5 (voir section 1.4).

Les données relevées durant l’essai sont les suivantes : • La charge verticale appliquée P (kN);

• La charge latérale appliquée F (kN);

• Les déplacements de l’assise inférieure dans le plan du muret d1i (mm);

• Les déplacements de l’assise supérieure dans le plan du muret d2i (mm);

• Les hauteurs entre les capteurs LVDT hi (mm);

• La hauteur du muret h (mm); • La longueur du muret L (mm); • L’épaisseur du muret e (mm).