L’objectif de l’étude était de décrire de façon générale les aspects majeurs liés à l’utilisation d’une technique de contreventements par cadres berçants. Le modèle numérique 3D majoritairement utilisé, simulé avec le logiciel SAP2000 avait l’avantage d’être facilement mis en place, mais aussi analysé. L’usage de ce logiciel est en effet répandu dans la communauté des ingénieurs civils et sa prise en main est relativement aisée. Cet aspect est important dans l’objectif d’une généralisation de l’utilisation des cadres berçants. D’autres logiciels plus spécifiques auraient pu être utilisés (OpenSEES) ; cependant, dans un objectif de première approche du phénomène, la seule utilisation de SAP2000 semblait suffisante.
L’influence conjointe du CBG sur le SRCGT et du SRCGT sur le CBG
Deux modèles numériques ont été développés pour analyser le comportement de la structure durant les sollicitations mais aussi pour conclure sur l’efficacité de cette solution de réhabilitation. Ces modèles, définis pour le logiciel SAP2000, ont également servis de base à la conception d’un modèle expérimental, qui sera testé sur table sismique. Les résultats de l’étude ont été détaillés dans l’article présenté au Chapitre 4, et des résultats complémentaires ont été fournis au Chapitre 5.
Les principales conclusions tirées de l’article sont les suivantes :
1. L’analyse numérique des résultats obtenus via SAP2000 confirme qu’au niveau structural, l’usage des cadres berçants fonctionnant par gravité est une solution efficace dans l’optique de réhabilitation sismique de bâtiments existants. Les efforts sont suffisamment réduits dans les diagonales de telle sorte que les critères d’évaluation sismique imposés par la norme ASCE41-13 sont respectés, et que seuls des renforcements locaux de diagonales (au dernier étage, en particulier) sont à anticiper, alors que toutes les membrures des bâtiments étudiés étaient originalement déficientes. L’utilisation de cette méthode permet notamment de réaliser une réhabilitation qui respecte un objectif de performance de type 1-B, c'est-à- dire de garantir l’occupation immédiate des structures (S-1), en garantissant le maintien en place des éléments non structuraux (N-B) dans le cas des configurations M3x.
2. Durant la sollicitation sismique, le soulèvement des colonnes de leur fondation induit des accélérations verticales dans la structure lors des impacts se produisant quand la colonne frappe la fondation après sa phase de soulèvement. Ces accélérations doivent être prises en compte lors des modélisations numériques car elles causent une augmentation certaine des
efforts de compression dans les colonnes et de fait dans les fondations. Elles induisent également une augmentation des efforts de cisaillement et de flexion dans les éléments structuraux des planchers et du toit, qui doivent être aussi considérés.
3. Pendant un séisme, l’évolution des efforts dans les membrures structurelles du cadre berçant est très fortement influencée par les périodes de bercement de la structure ; cependant, les efforts sont significativement réduits par l’utilisation de cadres berçants. 4. L’influence du choix de dispositif de dissipation d’énergie n’a pas d’impact notable sur les
efforts attendus dans les membrures ; des différences conséquentes en termes de déplacements et d’accélérations verticales sont cependant attendues. L’usage du dispositif de dissipation par friction semble le plus à même de limiter les efforts induits aux membrures, tout en limitant les amplitudes des soulèvements et les accélérations verticales induites.
5. Pour les structures situées dans l’ouest canadien, la prise en compte des composantes verticales des sollicitations sismiques n’a pas montré d’influence forte, du fait de la différence entre le contenu fréquentiel des accélérations verticales et les périodes de vibration des planchers et du toit. L’étude de cette influence n’a toutefois pas été menée pour les structures situées dans l’est canadien et cette conclusion ne peut être étendue à ces structures.
Des conclusions plus générales sur la globalité de l’étude peuvent également être tirées :
1. L’utilisation des masses gravitaires comme outil de recentrage à la place des câbles de posttension révèle des performances satisfaisantes des structures étudiées : les déplacements anticipés sont notamment acceptables en utilisant des dissipateurs d’énergie pouvant être intégrés dans des structures déficientes sans affecter leur intégrité. L’utilisation de ces cadres berçants dans la conception de bâtiments neufs est de ce fait envisageable. Il faut cependant prêter attention aux valeurs des accélérations verticales induites dans les planchers.
2. Les équations issues de l’analyse statique de la structure permettent d’anticiper globalement les efforts induits par le comportement berçant des structures étudiées. Le comportement
de dissipation d’énergie doit être réalisée pour étudier la variabilité des résultats en fonction du choix de dimensionnement effectué pour ce paramètre.
3. Une étude comparative de l’influence des masses gravitaires à la place des câbles de posttension permettrait de statuer sur les impacts réels d’une absence de ces câbles : une étude sur les mêmes structures mais avec une mise en place de posttension devrait donc être envisagée. Elle permettrait également de statuer sur l’influence des câbles sur les valeurs de résistance des systèmes de dissipation d’énergie à choisir.
4. Une étude de l’influence de l’utilisation de différents types de contreventements permettrait d’élargir les résultats de cette étude et d’ouvrir la voie au développement d’une méthode de dimensionnement pour de tels dispositifs, en vue d’inclure cette méthode de réhabilitation sismique dans les éditions des codes à venir.
BIBLIOGRAPHIE
Cette bibliographie rassemble l’ensemble des références citées dans le mémoire, à l’exception du Chapitre 4, qui possède sa propre liste de références.
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