Isolateurs à la base

L’objectif de ces systèmes est de séparer la structure du sol et de découpler le mouvement du sol de celui de la structure dans le but de réduire les forces transmises à cette dernière par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité d'amortissement. Ces dispositifs possèdent une grande rigidité verticale et une grande flexibilité dans le plan horizontal. Cette grande flexibilité permet de transmettre les vibrations du sol à la superstructure en atténuant la fréquence et l'amplitude, soulageant le bâtiment de contraintes trop violentes. Ces systèmes sont simples de fabrication et grâce à leur efficacité, ils sont devenus des systèmes populaires et très utilisés.

Conceptuellement, l'isolation réduit la réponse de la superstructure par un «découplage» de l'édifice de la terre. Les systèmes d'isolation typiques ont comme but de réduire les forces transmises à la superstructure par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité de l'amortissement. Ajouté l’amortissement est une propriété intrinsèque de la plupart des isolateurs.

Le principe de l’isolation sismique n’est pas nouveau : les premières expériences remontant au début du 20° siècle. Actuellement des milliers de bâtiments et de ponts à travers le monde sont munis de systèmes d’isolation sismique. Ces systèmes consistent à mettre, entre les fondations et la superstructure, des dispositifs qui ont une déformabilité horizontale très importante et une rigidité verticale très élevée. L’isolateur capte les déformations (inélastiques) et filtre les accélérations (hautes fréquences) de sorte que la superstructure isolée se déplace essentiellement selon un mode rigide subissant de faibles accélérations et presque pas de déformations. Par conséquent, les forces d’inertie transmises aux éléments de fondations sont limitées et demeurent en deçà de la capacité élastique de tels éléments. Ce comportement se traduit par la limitation des dommages subis par la superstructure et les

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Figure 1.10: Amortisseur à fluide visqueux [15]

I.2.2. Isolateurs à la base

L’objectif de ces systèmes est de séparer la structure du sol et de découpler le mouvement du sol de celui de la structure dans le but de réduire les forces transmises à cette dernière par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité d'amortissement. Ces dispositifs possèdent une grande rigidité verticale et une grande flexibilité dans le plan horizontal. Cette grande flexibilité permet de transmettre les vibrations du sol à la superstructure en atténuant la fréquence et l'amplitude, soulageant le bâtiment de contraintes trop violentes. Ces systèmes sont simples de fabrication et grâce à leur efficacité, ils sont devenus des systèmes populaires et très utilisés.

Conceptuellement, l'isolation réduit la réponse de la superstructure par un «découplage» de l'édifice de la terre. Les systèmes d'isolation typiques ont comme but de réduire les forces transmises à la superstructure par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité de l'amortissement. Ajouté l’amortissement est une propriété intrinsèque de la plupart des isolateurs.

Le principe de l’isolation sismique n’est pas nouveau : les premières expériences remontant au début du 20° siècle. Actuellement des milliers de bâtiments et de ponts à travers le monde sont munis de systèmes d’isolation sismique. Ces systèmes consistent à mettre, entre les fondations et la superstructure, des dispositifs qui ont une déformabilité horizontale très importante et une rigidité verticale très élevée. L’isolateur capte les déformations (inélastiques) et filtre les accélérations (hautes fréquences) de sorte que la superstructure isolée se déplace essentiellement selon un mode rigide subissant de faibles accélérations et presque pas de déformations. Par conséquent, les forces d’inertie transmises aux éléments de fondations sont limitées et demeurent en deçà de la capacité élastique de tels éléments. Ce comportement se traduit par la limitation des dommages subis par la superstructure et les

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Figure 1.10: Amortisseur à fluide visqueux [15]

I.2.2. Isolateurs à la base

L’objectif de ces systèmes est de séparer la structure du sol et de découpler le mouvement du sol de celui de la structure dans le but de réduire les forces transmises à cette dernière par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité d'amortissement. Ces dispositifs possèdent une grande rigidité verticale et une grande flexibilité dans le plan horizontal. Cette grande flexibilité permet de transmettre les vibrations du sol à la superstructure en atténuant la fréquence et l'amplitude, soulageant le bâtiment de contraintes trop violentes. Ces systèmes sont simples de fabrication et grâce à leur efficacité, ils sont devenus des systèmes populaires et très utilisés.

Conceptuellement, l'isolation réduit la réponse de la superstructure par un «découplage» de l'édifice de la terre. Les systèmes d'isolation typiques ont comme but de réduire les forces transmises à la superstructure par un allongement de la période de l'immeuble et en ajoutant une certaine quantité de l'amortissement. Ajouté l’amortissement est une propriété intrinsèque de la plupart des isolateurs.

Le principe de l’isolation sismique n’est pas nouveau : les premières expériences remontant au début du 20° siècle. Actuellement des milliers de bâtiments et de ponts à travers le monde sont munis de systèmes d’isolation sismique. Ces systèmes consistent à mettre, entre les fondations et la superstructure, des dispositifs qui ont une déformabilité horizontale très importante et une rigidité verticale très élevée. L’isolateur capte les déformations (inélastiques) et filtre les accélérations (hautes fréquences) de sorte que la superstructure isolée se déplace essentiellement selon un mode rigide subissant de faibles accélérations et presque pas de déformations. Par conséquent, les forces d’inertie transmises aux éléments de fondations sont limitées et demeurent en deçà de la capacité élastique de tels éléments. Ce comportement se traduit par la limitation des dommages subis par la superstructure et les

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éléments de fondation et par la préservation de la fonctionnalité de la structure après le séisme. [19]

Figure 1.11: Différentes positions typiques des isolateurs à la base. [20]

L’isolation à la base repose sur le principe que si la période de vibration est augmentée suffisamment pour s’éloigner de la période d’excitation prédominante du séisme, les accélérations transmises à la structure (et par conséquent les forces d’inertie) sont considérablement réduites. En revanche, l’augmentation de la période engendre des déplacements plus importants concentrés au niveau de l’isolateur. Dès lors l’incorporation d’un dispositif de dissipation d’énergie à l’isolateur est requise afin de contrôler les déplacements et de réaliser un compromis satisfaisant entre la réduction de la force et l’accroissement du déplacement.

Figure 1.12: Comportement d'une structure ; a) à base fixe, b) à base isolée [20]

On peut grossièrement classer les systèmes d’isolation sismiques en trois catégories :

a) Les systèmes à base d’élastomère : L’isolation sismique des structures avec des appuis à élastomère est caractérisée par l’abaissement de la fréquence fondamentale. Il en

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résulte une diminution des efforts induits par le séisme mais au prix d’un déplacement important des appuis. Pour diminuer les déplacements on ajoute des dispositifs qui dissipent de l’énergie. Cette dissipation peut être effectuée avec de l’amortissement visqueux ou par l’hystérésis de la loi de comportement force-déplacement de l’appui parasismique (appuis à élastomère avec noyau de plomb, barres en acier plastifiant, appuis à élastomère à fort amortissement, appuis de frottement en téflon).

b) Les systèmes à base de glissement : L’interface de glissement permet de dissiper l’énergie sismique par friction. A titre d’exemple, le système de pendule à friction est un système qui utilise une interface de glissement sous forme de cuvette, portion d’une sphère, qui confère à la structure un mouvement global similaire à un pendule. Le rayon de courbure et le coefficient de frottement de l’interface sont les caractéristiques clé qui contrôlent la période d’isolation et la quantité d’énergie dissipée du système.

c) Les systèmes à base de caoutchouc : Le rôle de ces dispositifs est de prévenir la superstructure du bâtiment d'absorber l'énergie provenant du séisme. La superstructure entière doit être appuyée sur des isolateurs.

Certains isolateurs sont également conçus pour ajouter des amortissements importants à la structure. Au niveau des dispositifs d'isolation, la superstructure se comporte très bien comme un corps rigide

Figure 1.13 : Isolateurs de base : a) isolateur en élastomère, b) isolateur en caoutchouc / plomb) carré, c) isolateur en caoutchouc/plomb) circulaire,

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résulte une diminution des efforts induits par le séisme mais au prix d’un déplacement important des appuis. Pour diminuer les déplacements on ajoute des dispositifs qui dissipent de l’énergie. Cette dissipation peut être effectuée avec de l’amortissement visqueux ou par l’hystérésis de la loi de comportement force-déplacement de l’appui parasismique (appuis à élastomère avec noyau de plomb, barres en acier plastifiant, appuis à élastomère à fort amortissement, appuis de frottement en téflon).

b) Les systèmes à base de glissement : L’interface de glissement permet de dissiper l’énergie sismique par friction. A titre d’exemple, le système de pendule à friction est un système qui utilise une interface de glissement sous forme de cuvette, portion d’une sphère, qui confère à la structure un mouvement global similaire à un pendule. Le rayon de courbure et le coefficient de frottement de l’interface sont les caractéristiques clé qui contrôlent la période d’isolation et la quantité d’énergie dissipée du système.

c) Les systèmes à base de caoutchouc : Le rôle de ces dispositifs est de prévenir la superstructure du bâtiment d'absorber l'énergie provenant du séisme. La superstructure entière doit être appuyée sur des isolateurs.

Certains isolateurs sont également conçus pour ajouter des amortissements importants à la structure. Au niveau des dispositifs d'isolation, la superstructure se comporte très bien comme un corps rigide

Figure 1.13 : Isolateurs de base : a) isolateur en élastomère, b) isolateur en caoutchouc / plomb) carré, c) isolateur en caoutchouc/plomb) circulaire,

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résulte une diminution des efforts induits par le séisme mais au prix d’un déplacement important des appuis. Pour diminuer les déplacements on ajoute des dispositifs qui dissipent de l’énergie. Cette dissipation peut être effectuée avec de l’amortissement visqueux ou par l’hystérésis de la loi de comportement force-déplacement de l’appui parasismique (appuis à élastomère avec noyau de plomb, barres en acier plastifiant, appuis à élastomère à fort amortissement, appuis de frottement en téflon).

b) Les systèmes à base de glissement : L’interface de glissement permet de dissiper l’énergie sismique par friction. A titre d’exemple, le système de pendule à friction est un système qui utilise une interface de glissement sous forme de cuvette, portion d’une sphère, qui confère à la structure un mouvement global similaire à un pendule. Le rayon de courbure et le coefficient de frottement de l’interface sont les caractéristiques clé qui contrôlent la période d’isolation et la quantité d’énergie dissipée du système.

c) Les systèmes à base de caoutchouc : Le rôle de ces dispositifs est de prévenir la superstructure du bâtiment d'absorber l'énergie provenant du séisme. La superstructure entière doit être appuyée sur des isolateurs.

Certains isolateurs sont également conçus pour ajouter des amortissements importants à la structure. Au niveau des dispositifs d'isolation, la superstructure se comporte très bien comme un corps rigide

Figure 1.13 : Isolateurs de base : a) isolateur en élastomère, b) isolateur en caoutchouc / plomb) carré, c) isolateur en caoutchouc/plomb) circulaire,

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