Controle sismique d'un batiment en acier de 1 etage par amortisseurs elastomeres et contreventements en Chevron.

摘要

Actuellement, le principe de dimensionnement a la capacite est fortement utilise dans le domaine du genie parasismique. De maniere simplifiee, cette methode de dimensionnement consiste a dissiper l'energie injectee a une structure lors d'une secousse sismique par la deformation inelastique d'un element structural sacrificiel. Cette methode de dimensionne-ment permet d'obtenir des structures economiques, car cette dissipation d'energie permet de reduire substantiellement les efforts qui se retrouvent a l'interieur de la structure. Or, la consequence de ce dimensionnement est la presence de degats importants a la structure qui suivent a la secousse sismique. Ces degats peuvent engendrer des couts superieurs aux couts d'erection de la structure. Bien entendu, sachant que les secousses sismiques d'importances sont des phenomenes rares, l'ingenieur est pret a accepter ce risque afin de diminuer les couts initiaux de construction. Malgre que cette methode ait permis d'obtenir des constructions economiques et securitaires, il serait interessant de developper un systeme qui permettrait d'obtenir des performances de controle des efforts sismiques comparables a un systeme dimensionne selon un principe de dimensionnement a la capacite sans les consequences negatives de ces systemes.Le SRFS propose a ete etudie dans le cadre de la presente maitrise. Les objectifs de l'etude consistent a demontrer l'efficacite et la faisabilite du systeme propose ainsi que de developper une methode de dimensionnement efficace et securitaire pour ce genre de systeme. Afin de faciliter l'obtention des objectifs, l'approche qui a ete utilisee est l'etude comparative d'un meme batiment dimensionne selon deux principes. Le premier est le dimensionnement a la capacite. Le second est un dimensionnement employant le systeme propose. La presente etude a ete scindee en quatre parties distinctes. La premiere est l'etude du materiel elastomere afin de determiner les proprietes utiles lors d'un dimensionnement. La seconde est le dimensionnement et l'etude en laboratoire du comportement d'un cadre contrevente selon un principe de dimensionnement a la capacite. La troisieme partie est le dimensionnement et l'etude en laboratoire du comportement d'un cadre contrevente integrant des amortisseurs elastomeres. La quatrieme et derniere partie est l'etude comparative des performances sismiques d'un batiment qui emploie des cadres amortis avec des amortisseurs elastomeres avec les performances d'un batiment qui emploie un SRFS par contreventements classiques.A la suite des differentes analyses, il a ete possible de conclure sur les performances du systeme propose employant des amortisseurs elastomeres. Le systeme possede un excellent comportement quant aux sollicitations sismiques. Le controle des efforts sismiques est du meme ordre qu'un SRFS par contreventements de ductilite moderee (reduction des efforts elastiques par un facteur de 3). Bien que la demande en deplacement soit plus grande pour le systeme propose que pour un systeme contrevente traditionnel, la demande en deplacement est adequatement controlee. Finalement, il a ete possible de confirmer que le systeme propose repond elastiquement aux sollicitations sismiques et son comportement apres une sollicitation violente est adequat. Toutefois, les connaissances limitees du materiel elastomere employe causent l'obtention de dimensionnement moins performant qu'attendu.L'ensemble de l'etude a permis de mettre en relief les caracteristiques et les avantages indeniables du SRFS propose. Toutefois, certains points, necessitant davantage d'etudes, ont egalement ete souleves lors de cette recherche : le comportement de l'elastomere utilise pour un plus vaste domaine de situations que celle consideree dans cette etude (par exemple, l'impact de la temperature sur le caoutchouc et le comportement en fatigue de ce dernier) ainsi que le comportement du systeme etudie pour un domaine plus vaste d'applicabilite (par exemple, l'applicabilite du systeme a des batiments multietages).En utilisant les principes d'isolation a la base, il a ete possible de developper un systeme de reprise des forces sismiques (SRFS). qui permet d'obtenir un controle des efforts sismiques concurrentiels tout en gardant une structure completement elastique. Ce systeme consiste u inserer un materiel elastomere entre l'assemblage de la poutre et des contreventements a l'interieur d'un cadre contrevente conventionnel. Cette insertion permet de diminuer substantiellement la rigidite laterale du batiment, ce qui a pour consequence d'augmenter la valeur de la periode fondamentale du batiment dans lequel ces cadres sont inseres. Ce phenomene est appele le saut de periode. Ce saut de periode permet de reduire grandement l'amplification dynamique essuyee lors d'un seisme du au contenu frequentiel particulier des secousses sismiques. Toutefois, la reduction de la rigidite globale a pour consequence d'augmenter grandement les deplacements de fonctionnement de la structure, ce phenomene etant mitige par les proprietes amortissantes de l'elastomere utilise.mots cles : Controle sismique, elastomere, saut de periode, amortisseur, charpente d'acier, genie parasismique, dynamique des structures.