Utilisation de fusibles ductiles pour réduire les forces sismiques sur les cadres contreventés

摘要

Les cadres contreventés concentriques faits de cornières simples ou doubles sont couramment utilisés comme système de reprise des charges latérales. Dans la plupart des codes de dimensionnement parasismique modernes, une approche basée sur une application rigoureuse des principes du dimensionnement à la capacité est utilisée pour effectuer le détaillage des systèmes de reprise des charges sismiques. Pour des cadres contreventés concentriques, des déformations inélastiques sont anticipées sur les membrures diagonales pour développer un mécanisme ductile de dissipation d'énergie alors que les éléments adjacents (poutres, colonnes, connexions, ...) doivent demeurer dans le domaine élastique pour assurer une réponse stable de la structure. Dans le cas de bâtiment d’acier de faible hauteur, les cadres contreventés sont souvent dimensionnés en traction/compression. Dans cette situation, la résistance en traction des membrures diagonales, qui découle d'exigences minimales de détaillage, est généralement supérieure à la sollicitation anticipée et l’application des principes du dimensionnement à la capacité conduit à une demande sismique importante sur les éléments adjacents. Pour cette raison, lorsque des connexions boulonnées sont utilisées, celles-ci doivent habituellement être renforcées pour éviter d'obtenir des modes de rupture fragiles qui pourraient limiter la ductilité globale du bâtiment. Des études récentes ont permis de démontrer qu’il est possible d'utiliser des fusibles ductiles en vue de limiter la demande sismique dans les cadres contreventés. Les fusibles consistent en des entailles placées de façon stratégique sur les contreventements. Ce mémoire présente les résultats d'une vaste campagne expérimentale (en deux volets) visant à caractériser le comportement des cornières en acier équipées de fusibles ductiles. Les résultats démontrent qu’il est possible de limiter l’impact des entailles sur le dimensionnement des cadres lorsque celles-ci sont dimensionnées puis utilisées judicieusement. Des simulations numériques sont réalisées pour valider les comportements expérimentaux observés puis pour étendre, par la suite, la plage d'étude considérée lors de la phase expérimentale. Depuis l’ensemble de ces résultats, des équations sont proposées pour évaluer les résistances en compression, la résistance post-flambement et la résistance en traction des cornières équipées des fusibles proposés. Ces équations pourraient être utilisées pour encadrer le dimensionnement des cadres contreventés.