Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les aciers de construction sont ductiles et permettent de construire des bâtiments capables de plier sans se rompre, et ceci dans des mécanismes locaux de déformation qui sont, dans le cas des structures acier, très nombreux. Cet article explique l'intérêt d'utiliser dans le projet de construction parasismique cette capacité à dissiper de l'énergie dans le domaine plastique, ainsi que sa formalisation en « classes de ductilité » dans l'Eurocode 8. Les mécanismes locaux dissipatifs et non dissipatifs sont identifiés. Sont décrits les mécanismes plastiques globaux objectifs du projet dissipatif dans les différentes topologies de structure : ossatures en portique, ossatures avec triangulations à barres centrées, ossatures à triangulation excentrée. Le dimensionnement en capacité, pilier de ce type de projet, est exposé, d'abord dans son principe, puis dans ses applications. Les règles de projet relatives aux différentes topologies d'ossature acier sont présentées, ainsi que la signification et la justification des règles, et des éléments relatifs à la conception générale des bâtiments parasismique en acier.
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Structural steels are ductile and allow for building structures, which are able to deform without breaking, to make use of numerous possible local deformations of various types. The advantage of using the proposed building system to dissipate energy in plastic deformation in the context of earthquake resistant design is explained along with the "ductility classes" structure within the Eurocode 8 framework the European standard applied to the whole of Europe in 2010. Local and non dissipative mechanisms are also identified. In addition, global plastic mechanisms, which are design objectives related to the various typologies of frames, are presented along with the principles of capacity design, a key notion in such design, and its applications. Design rules for moment resisting frames, frames with concentric bracings and frames with eccentric bracings are detailed with the signification and justification of the rules identified. Elements concerning the conceptual design of earthquake resistant steel buildings are also provided.
Auteur(s)
-
André PLUMIER : Professeur à l’université de Liège
INTRODUCTION
Les aciers de construction répondant aux normes sont ductiles et cette caractéristique fait a priori des profilés, plats et tôles, d’excellents produits pour réaliser des constructions stables en zone sismique, car ces produits en acier permettent de réaliser une dissipation d'énergie élevée et, ce, dans plusieurs schémas de déformation.
Les observations effectuées après des tremblements de terre majeurs confirment généralement le caractère parasismique efficace des constructions métalliques, mais des exceptions existent. Ainsi, le séisme de Northridge (USA), en 1994, et celui de Kobe (Japon), en 1995, ont conduit à des fissurations locales nombreuses dans certains bâtiments. Le caractère métallique d’une construction n’est donc pas nécessairement synonyme de qualité parasismique et, seules, des options réfléchies permettent d'assurer le comportement global ductile recherché.
Le projet de construction devra favoriser la formation de zones dissipatives saines où se développent des déformations locales ductiles, lesquelles devront se produire à des endroits choisis. Ceci sera réalisé par le respect de règles particulières relatives aux matériaux, aux éléments et aux assemblages, ainsi que par l’application de critères de hiérarchie découlant tous du concept général de « dimensionnement en capacité » spécifiques à chaque type d’ossature.
Ces règles et critères, dont le développement est récent, n’étaient pas inscrits dans la première version des règles PS92. On les présente ici dans le contexte de la formulation retenue dans l’Eurocode 8, code parasismique en vigueur dans toute l’Europe en 2011. Le choix a été fait de garder dans le texte qui suit les symboles utilisés dans la version française de l’Eurocode 8, qui comprennent parfois des indices en terminologie anglaise.
L'aspect des charpentes mixtes acier-béton est abordé dans le [C 2 569].
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Conception générale des bâtiments parasismiques à ossature acier
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5. Ossatures à triangulation à barres excentrées
5.1 Rappels
5.1.1 Caractéristiques de base
L'analyse des ossatures avec triangulation à barres excentrées ne présente pas les difficultés rencontrées dans les ossatures avec triangulation à barres centrées, car les zones dissipatives ne sont pas situées dans des barres soumises sous action cyclique à des alternances flambement/traction plastique. Les diagonales ne sont pas dissipatives. Elles sont dimensionnées pour être sur-résistantes par rapport aux « tronçons d'excentrement » ou « liens sismiques » qui plastifient en flexion et/ou cisaillement (cf. figure 40).
Plusieurs raisons rendent intéressantes les ossatures avec triangulation à barres excentrées :
-
elles combinent raideur et capacité de dissipation élevée (q = 6) ;
-
les assemblages relient moins de barres que dans les ossatures équivalentes à triangulation à barres centrées. Les assemblages sont plus simples et le montage plus aisé ;
-
les diagonales contribuent à la reprise des actions gravitaires, contrairement à l'hypothèse imposée pour l'analyse des ossatures avec triangulation à barres centrées. Elles participent, par leur raideur, à la descente des charges vers la fondation.
5.1.2 Objectif du projet dissipatif d'ossatures à triangulation centrée
Les ossatures avec triangulation à barres excentrées doivent être telles que des zones spécifiques, appelées « tronçons d'excentrement sismiques », puissent dissiper l'énergie par la formation de mécanismes plastiques de flexion et/ou de cisaillement. Les tronçons sismiques peuvent être des éléments horizontaux ou verticaux.
Le système structural doit être dimensionné de manière à obtenir un comportement dissipatif homogène de l'ensemble des tronçons sismiques.
Les règles indiquées ci-après sont destinées à assurer que les plastifications,...
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Ossatures à triangulation à barres excentrées
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Ouvrages, articles, actes de colloque
PLUMIER (A.) - Conception parasismique - Note de cours de l’université de Liège. Publication Interne de la Faculté des Sciences de l’Ingénieur (2007).
CARVALHO (E.) - ELNASHAI (A.) - FARDIS (M.) - FACCIOLI (E.) - PINTO (P.) - PLUMIER (A.) - Designers Guide to EN 1998-1 and 1998-5 - Eurocode 8 : Design Provisions for Earthquake Resistant Structures. Thomas Telford Publisher (2005).
PLUMIER (A.) - The dogbone – Back to the future - AISC Engineering Journal – Second quarter – Volume 34, n° 2 (1997).
Guide des dispositions constructives parasismiques des ouvrages en acier, béton, bois et maçonnerie - AFPS (Association Française du Génie Parasismique). Presses de l’École Nationale des Ponts et Chaussées (2006).
PLUMIER (A.) - Two Innovations for Earthquake Resistant Design : the INERD Project - Editor. Rapport EUR 22044 EN. Publication of the Commission of European Communities (2006).
TREMBLAY (R.) - BEN FTIMA (M.) - SABELLI (R.) - An innovative bracing configuration for improved seismic response - Recent Advances and new trends in structural design. International Colloquium....
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