Caractérisation de l'effet des composants non structuraux sur les propriétés dynamiques des bâtiments

Résumé

Les codes de construction actuels ne considèrent pas l’effet des composants non structuraux (CNS) sur les propriétés dynamiques de la structure. Ce projet de recherche vise à évaluer l’effet de ces composants sur les propriétés dynamiques des bâtiments dans le domaine linéaire élastique à l’aide des mesures de vibration ambiante (MVA) et des modèles d’éléments finis. Deux bâtiments situés à Montréal sont étudiés. Le premier est un bâtiment irrégulier de six étages situé sur le campus de l’École de technologie supérieure (ÉTS). Son système de résistance aux forces latérales (SRFL) est constitué de murs de cisaillement en béton armé, de noyaux rigides en BA et de contreventements en acier en forme de croix et de V. Le second est un bâtiment rectangulaire de huit étages situé à côté du campus de l’ÉTS. Son SRFL est constitué de murs de cisaillement et de noyaux rigides en BA au rez-de-chaussée et en bois lamellé-croisé (CLT) aux étages supérieurs. Les MVA sont enregistrées à plusieurs niveaux de plancher et des stades de constructions différents : pendant la mise en place des éléments structuraux (cadre nu), une mesure avant l’ajout du mobilier uniquement dans le premier bâtiment (cadre complet sans l’agencement) et une fois que leur construction est achevée (cadre complet). Ensuite, les données des MVA subissent un prétraitement (MATLAB®) suivi d’une analyse modale (ARTeMIS Extractor®). Les techniques utilisées sont la decomposition dans le domaine fréquentiel (Frequency Domain Decomposition ou FDD) et la decomposition améliorée dans le domaine fréquentiel (Enhanced Frequency Domain Decomposition ou EFDD), qui vont permettre d’obtenir les périodes fondamentales et les modes de deformation de ces bâtiments. À ce stade, la comparaison des périodes entre ces mesures permet uniquement de mettre en évidence l’importance des CNS (cloisons, façades, murs de maçonnerie, murs rideaux et poutres secondaires) au niveau des paramètres modaux sans pour autant caractériser leur apport sur la rigidité et la masse. Chaque bâtiment est modélisé à l’aide du logiciel d’analyse structurale ETABS 2015®. Ces modèles sont calibrés manuellement grâce aux périodes fondamentales et les modes de déformation obtenues avec les MVA. Par la suite, il est simple de caractériser l’apport de rigidité et de la masse de chaque CNS sur les propriétés dynamiques des bâtiments. La contribution de ce projet de recherche est d’aboutir à une estimation de l’effet des CNS afin de montrer leur importance sur les structures étudiées. Mais aussi, d’envisager la possibilité de prendre en compte les CNS lors du calcul de la période fondamentale d’un bâtiment qui est régi par le Code national du bâtiment du Canada (CNB). Ce projet a permis de constater que la période de ces bâtiments est surestimée lorsque l’on utilise les équations du CNB, mais également que les CNS contribuent à augmenter la rigidité de la structure (20.7 % d’apport de rigidité pour les murs de maçonnerie, 10.2 % pour les murs rideaux, 34.1 % pour les cloisons et 10.2 % pour les façades).

Date	10 janv. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Rola Assi (Directeur(-trice)) & Marie-José Nollet (Codirecteur(-trice))