Maximiser la résistance des structures

Présentation au sujet: "Maximiser la résistance des structures"— Transcription de la présentation:

1 Maximiser la résistance des structures
Systèmes de résistance aux efforts horizontaux Palées de stabilité et diaphragmes Le domaine élastique Répartition du stockage d ’énergie : éviter les ruines prématurées ….d ’éléments La ductilité et la dissipation

2 Résister aux efforts horizontaux
Grâce à des palées de stabilité Solidarisées par des diaphragmes

3 Palées de stabilité Ou éléments verticaux de contreventement: Voiles:
Maçonnerie Béton armé Bois (massif ou panneaux de particules) Treillis Acier ou bois Différentes triangulations possibles Portiques Éléments massifs Poutres et colonnes triangulées

4 Nombre et disposition Au minimum trois, Ne pas craindre la redondance
Si non parallèles, non concourantes Si diaphragme très rigide Ne pas craindre la redondance Les placer symétriquement par rapport au CDG Pour éviter la torsion Même rigidité dans les deux directions Les placer le plus proche possible des façades Pour mieux résister à la torsion

5 Exemples de dispositions minimales
Mauvais, même si théoriquement stable pour un diaphragme infiniment rigide Meilleur, car efficacité des palées à la torsion, et évite la flexion des diaphragmes

6 Plans avec des ailes : problème
Le diaphragme fléchit On rajoute un moment d ’axe vertical et un cisaillement supplémentaire.

7 Diaphragmes Rôle : Transmettre les charges sismiques sur les palées
Coupler les palées

8 Le diaphragme couple les palées
Un diaphragme rigide répartit la charge sismique en proportion de la rigidité relative des palées : même déplacement en tout point. S 2S d F f 8f

9 Localisation des diaphragmes
Les diaphragmes sont nécessaires à tous les niveaux. Ils peuvent être constitués par des : planchers et toitures-terrasses (planchers en béton, bois, acier, …) toitures inclinées (en béton, charpente métallique ou bois, ..) Ils doivent former des plans rigides. Fondation aussi (semelles filantes ou radier, ou longrines entre semelles)

10 Le domaine élastique Equilibre énergétique
Répartition du stockage d ’énergie : éviter les ruines prématurées d ’éléments Ec = Energie cinétique Ep = Energie potentielle (de déformation)

11 Conception : Rechercher l ’homogénéité du rapport Force/Résistance entre les différents éléments Maximiser la résistance : Attention aux ouvertures dans les diaphragmes et palées Éviter les discontinuités de structure en élévation Rechercher l ’hyperstaticité Assurer la continuité mécanique

12 Homogénéité du rapport F/R entre éléments
Palées de raideurs homogènes : Poteaux de sections comparables Même longueur libre pour tous les poteaux Travées régulières Descente de charge simple et maîtrisable : Superposition des éléments porteurs verticaux Renforcer les angles Abrupt change in structural or/and element properties Common equivalent elastic procedures rely on the supposition that inelastic behavior (damage) is uniformly distributed to all ductile elements of the structure. If structural characteristic, too, are not uniform or they are not continuously changing (setbacks, abrupt diminishing of cross-section dimensions, change of structural system at a particular story, ....) it is very difficult to avoid damage concentrations at the locations of abrupt changes. Since damage is thus concentrated to a limited number of locations, it is difficult to provide enough capacity to these elements. To make the situation worse, usual elastic design procedures are often unable to predict locations of damage concentration. The most serious problem of this type in earthquake engineering is the problem of soft story (see: Soft story, Vertical building configuration).

13 Poteaux de sections comparables
bxh bx5h I2 = 125 I1 => K2 = 125 K1 Smax2 = Smax1/25 => R2 = 25 R1 F/R 1 1/5 d

14 Poteaux de hauteurs comparables
La raideur est proportionnelle à la hauteur... Façade rigide Façade légère Poteaux plus courts Voile

15 Renforcer les angles Moments d ’axe vertical élevés
Eloignés de l ’axe neutre de la poutre verticale équivalente, et du centre de torsion Délestage

16 Renforcer les angles NON OUI

17 Attention aux ouvertures
Maximiser la résistance : Attention aux ouvertures dans les diaphragmes et palées : Loin des zones critiques (façades et angles) Régulièrement réparties Conserve la nature du système

18 Dans les diaphragmes A éviter car l ’ouverture fait chuter l ’inertie
Plus favorable car proche de l ’axe neutre

19 Dans les palées NON MIEUX OUI

20 Continuité de structure en élévation
Éviter les discontinuités de structure en élévation: changements de sections ou de dispositions constructives changements de hauteur/niveaux souples

21 Changements de rapports F/R
FORCE FORCE FORCE RESISTANCE RESISTANCE Premier cas : sous-estimation des actions aux étages élevés (hypothèse de charge uniformément répartie) Deuxième cas : variation brusque de section

22 Niveaux souples Ces niveaux concentrent la déformation, et sont plus sollicités que les autres. Les règles de dimensionnement classiques ne sont plus applicables Bâtiments sur pilotis Commerces ou garages en RDC

23 Étage souple

24 Hyperstaticité Rechercher l ’hyperstaticité
Pour la redistribution des contraintes

25 Continuité mécanique Assurer la continuité mécanique
Chaînages entre voiles Chaînages diaphragmes-palées