Étude du comportement sous charges latérales des ossatures de béton armé avec murs de remplissage de maçonnerie, construites avant les années 1960

Résumé

Les structures de béton armé avec remplissages de maçonnerie non armée (BMR) sont considérées comme des structures vulnérables aux séismes. Sous l’effet des secousses sismiques, elles subissent l’effondrement de leurs remplissages (causant blessures et décès) et l’endommagement des colonnes à cause des remplissages. Au Canada et au Québec, la plupart des structures BMR ont été conçues avant l’implantation des premières normes parasismiques et l’évaluation de leur résistance latérale soulève la question du rôle joué par le remplissage. La présente thèse a pour objectif d’améliorer les techniques de modélisation des structures BMR construites au Québec entre 1915 et 1960 ; souvent des structures d’hôpitaux et d’écoles, dont le fonctionnement est essentiel à la suite d’un séisme, ou alors des immeubles de bureaux ou résidentiels. Actuellement, les praticiens optent pour une analyse de la capacité sismique ne considérant pas le rôle structural des remplissages. Or, ce rôle est non négligeable. Dans un premier temps, les techniques de construction et les propriétés des matériaux constituant les structures BMR érigées dans la province pendant la période ciblée par la présente thèse ont été étudiées. Les résultats sont les caractéristiques des matériaux composant les structures BMR (béton, acier d’armature, brique, tuile de terre cuite, mortier), ainsi que leur assemblage (coupe de mur, détails d’armature). Différentes analyses paramétriques ont été réalisées afin de déterminer quels paramètres géométriques et de modélisation sont les plus influents sur leur comportement sous charge latérale. Les analyses de type linéaire avaient aussi comme objectif d'étudier la réponse élastique des modèles, tandis que les analyses modales ont entre autres servi à valider la prépondérance du premier mode, puisque c'est un prérequis pour les analyses pushover. Les analyses paramétriques linéaires et modales ont permis d’établir que les paramètres influant la rigidité, la période fondamentale et les modes propres sont : le nombre d’étages, le nombre de baies, la largeur des baies, les étages flexibles, les ouvertures, la modélisation des étages supérieurs et le type de modélisation des panneaux de remplissage (coque ou bielle). Des analyses statiques non linéaires ont permis de déterminer les paramètres les plus influents et devant être considérés pour l’évaluation de la résistance latérale, la capacité (charge / déplacement) et la séquence de plastification (poutres vs colonnes vs remplissage). Les paramètres considérés sont : la présence de remplissages, les types d’ouvertures et les caractéristiques géométriques des modèles (nombre d’étages et nombre de baies). Le résultat principal de la thèse est un modèle de bielle pouvant facilement être intégré dans un logiciel d’analyses standard. Ce modèle de bielle, avec rotule centrale axiale exprimant le comportement non linéaire de la maçonnerie, est une hybridation de propositions existantes (FEMA et autres) avec des innovations propres à l’auteure. Le modèle, jugé acceptable pour les études paramétriques, a également été validé avec des résultats d’analyse expérimentale et numérique issus de la littérature. Une conclusion importante de ce projet est qu’il faut tenir compte des remplissages dans l’évaluation de la capacité à résister aux charges latérales pour les structures de plus d’un étage. En effet, l’apport en capacité des remplissages peut aller jusqu’à 51 %. Concernant le critère d’évaluation des bâtiments existants du Code national du bâtiment stipulant que la résistance aux charges latérales doit être au moins 60 % de la force sismique statique équivalente (V2005), la conclusion est que les modèles d’un étage ont une résistance suffisante, mais pas ceux de trois étages pour lesquels des déformations plastiques ont été obtenues pour un niveau de charge inférieur à 0,6 * V2005.

Date	17 août 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Marie-José Nollet (Directeur(-trice))