Simulation d’un chargement sismique sur la MNA

Selon Lestuzzi et al. (2011), il y a trois catégories d’essais qui permettent de rendre compte du comportement d’une structure face à un séisme.

La première catégorie est celle des essais dynamiques. Ce type d’essai nécessite l’utilisation d’une table vibrante et d’un système de commande et d’acquisition performant. On dispose le spécimen sur la table vibrante puis on active la table selon une période et une amplitude d’oscillation particulière enfin de simuler un séisme, puis on observe le comportement de la structure à l’aide de capteurs. Ce type d’essai est très intéressant car il permet d’être le plus près possible des conditions de sollicitation réelles. Cependant, le système utilisé est très onéreux et peu de laboratoires de structure en disposent. De plus, l’aspect dynamique ainsi que la limite de taille des tables vibrantes engendrent des inconvénients, tels que le manque de contrôle et l’impossibilité d’effectuer des essais grandeur nature. Enfin, il est impossible d’interrompre l’essai afin d’examiner le spécimen lors d’une phase critique de son comportement (Lestuzzi et al., 2011).

La deuxième catégorie regroupe les essais statiques-cycliques. Ils consistent à appliquer un déplacement cyclique progressif très lent à une extrémité de la structure testée, l’autre extrémité étant fixe. Cela permet de simuler grossièrement des charges sismiques agissant sur la structure (le déplacement appliqué engendre une force à cause de la rigidité du mur, ce qui remplace l’effet inertiel de la masse de la structure dans le cas dynamique). Les essais statiques- cycliques sont appréciables pour plusieurs raisons. Ils sont facilement effectués avec le matériel standard des laboratoires de structure, ils peuvent être interrompus afin d’examiner de plus près le comportement du spécimen lors d’une phase critique et il existe des standards d’application, ce qui facilite les comparaisons à d’autres travaux. Néanmoins, ce type d’essais s’accompagne aussi d’inconvénients. En effet, on est très loin du réalisme des essais dynamiques. La faible vitesse de déplacement engendre une différence de résistance entre les deux essais si le matériau est sensible aux effets dynamiques. Pour la maçonnerie cette différence peut être de 30%. De plus, les essais statiques-cycliques peuvent s’étaler sur

plusieurs jours, ce qui peut s’avérer contraignant d’un point de vue logistique (Lestuzzi et al., 2011).

La dernière catégorie regroupe les essais pseudo-dynamiques. Il s’agit d’une méthode récente, hybride entre l’essai dynamique et l’essai statique-cyclique. Cela consiste, en quelque sorte, à effectuer un déplacement ralenti de la structure grâce à un équilibre des forces fait à chaque pas de temps, avec l’accélération supposée du sol comme paramètre d’entrée. Le dispositif utilisé est le même que pour l’essai statique cyclique. La structure est fixée au sol avec un vérin imposant un effort à chaque étage (degré de liberté). Les efforts appliqués sont calculés à chaque pas de temps selon le bilan des forces et l’accélération du sol. On peut ainsi déterminer les résistances en force et les déplacements à chaque degré de liberté. Cette méthode présente des avantages et des inconvénients des deux méthodes précédentes. L’essai peut être arrêté à tout moment pour observer de plus près l’évolution de la structure lors d’une phase cruciale. La réponse obtenue est plus proche du réel que celle d’un essai statique cyclique. L’expérience n’est limitée que par la vitesse de calcul de l’équipement informatique. Enfin, c’est un essai qui permet de tester des structures trop importantes pour l’essai dynamique. Cependant il y a toujours le problème de l’influence de la vitesse de chargement que l’on a avec l’essai statique- cyclique (Lestuzzi et al., 2011).

Tous ces essais permettent d’obtenir la courbe d’hystérésis d’une structure. Il s’agit de la courbe représentant l’historique des déformations de cette dernière en traçant l’évolution de la valeur d’un effort particulier ou d’une contrainte particulière, en fonction de la déviation δ de la structure. La qualification d’hystérésis vient du fait qu’au cours d’un cycle de chargement, l’effort latéral n’a pas la même valeur pour une même déviation selon que l’on augmente ou que l’on diminue la déviation. On obtient ainsi un tracé semblable à celui présenté à la Figure 1.12. C’est une donnée très importante pour la caractérisation d’une structure soumise aux séismes. Elle permet de connaître la résistance au chargement latéral et la capacité de déformation et de dissipation d’énergie de la structure. En effet, l’aire de la surface délimitée par les courbes d’hystérésis est proportionnelle à l’énergie dissipée par le muret lors de sa déformation. Ainsi plus la surface est grande plus le matériau dissipe de l’énergie par

déformation plastique donc plus il est ductile, et inversement, plus elle est faible moins le matériau dissipe de l’énergie donc plus il est fragile. La forme de l’hystérésis est aussi caractéristique du mode de rupture. En analysant l’hystérésis il est possible de déduire si le muret a cédé par balancement, écrasement au pied, traction diagonale ou cisaillement de joint. Par exemple, la Figure 1.12 représente des courbes d’hystérésis caractéristiques du balancement et de la traction diagonale. La flexion par balancement se caractérise par une hystérésis étroite avec peu voire pas de perte de résistance sur une large plage de déviation. Pour la traction diagonale le comportement avant le début de la fissuration présente une hystérésis modérée tandis qu’après le début de la fissuration il y a un élargissement de l’hystérésis et une dégradation de la résistance (Abo El Ezz et al., 2015; Lestuzzi et al., 2011; Magenes et Calvi, 1997).

Figure 1.12 Schéma de courbes d'hystérésis pour le balancement et la traction diagonale