Objet :
Analyse du spectre de réponse modale et considération des efforts tranchants horizontaux dans RFEM 6 selon le CNB 2020
Commentaire :
Le paragraphe 4.1.8.7 du Code national du bâtiment (CNB) 2020 du Canada fournit une procédure claire pour effectuer des analyses sismiques. La méthode la plus avancée est la méthode d'analyse dynamique du paragraphe 4.1.8.12. Elle doit normalement être utilisée pour tous les types de structure, sauf celles qui répondent aux critères du paragraphe 4.1.8.7. La méthode la plus simple est la méthode de la force statique équivalente (ESFP) du paragraphe 4.1.8.11, qui peut être utilisée pour toutes les autres structures.
Description :
Pour les structures concernées par la méthode de calcul dynamique, il existe deux autres méthodes secondaires dans le paragraphe 4.1.8.12 de [1]. Elles incluent une analyse dynamique linéaire qui est effectuée soit selon la méthode du spectre de réponse modale, soit avec l'intégration numérique du diagramme de temps linéaire ou encore avec une analyse dynamique non linéaire. Cet article technique se concentre sur la méthode du spectre de réponse modale (Modal Response Spectrum Method, RSA) et des autres exigences relatives aux efforts tranchants horizontaux définies dans le CNB 2020.
Variation des efforts tranchants horizontaux selon le CNB 2020
Bien que la méthode du spectre de réponse (RSA) ne soit pas détaillée dans cet article, les efforts tranchants horizontaux dans le plan de la fondation de l'étage le plus bas peuvent être déterminés dans chaque direction orthogonale où s'applique une charge sismique latérale si le spectre de réponse est calculé selon le NBC 2020. Les étapes indiquées au paragrapge 4.1.8.12 de [1] définit les différents efforts tranchants horizontaux requis pour mettre à l'échelle les efforts tranchants et internes de l'étage, les efforts de barre et la flèche, le cas échéant.
'''Étape 1 :''' Dans la expression (5) de [1], les efforts tranchants horizontaux élastiques Ve doivent être déterminés à partir d'une analyse dynamique linéaire, ce qui constitue la première étape pour comprendre les exigences relatives aux efforts tranchants horizontaux selon le NBC. Ve ne doit pas inclure de facteurs ou d'échelles supplémentaires pour le spectre de réponse.
'''Étape 2 :''' Détermination de l'effort tranchant horizontal élastique ajusté, V-ed, aussi appelé « élasticité latérale ajustée à la base de la structure », selon (6) de [1], à l'aide de Ve déterminé de la paragraphe (5) de [1]. Pour toutes les structures situées sur des sites autres que XF et ayant un système de résistance aux forces sismiques (SFRS) avec un coefficient de modification de l'effort relatif à la ductilité Rd d'au moins 1,5, Ve doit être multiplié par le plus grand des deux suivants Facteurs pour obtenir V-ed :
| S(0.2) | Accélération spectrale pour une période T = 0,2 s |
| S(0.5) | Accélération spectrale pour une période T = 0,5 s |
| S(Ta) | Accélération spectrale pour la durée de base d'oscillation de la structure dans la direction considérée |
'''Étape 3 :''' Les forces V-ed déterminées précédemment doivent être multipliées par le coefficient d'importance Ie du paragraphe 4.1.8.5 [1] et divisées par le coefficient de modification de l'effort relatif à la ductilité, multiplié par la charge relative à la sur-résistance facteur de modification de force R-dR-o, du Tableau 4.1.8.9 [1] pour déterminer la force sismique latérale Vd.
Étape 4 : Détermination de la force sismique latérale V spécifiée dans le paragraphe 4.1.8.11 [1] selon la procédure simplifiée de la force statique équivalente (equivalent static force procedure, ESFP).
Exigences de mise à l'échelle du CNB 2020 pour les efforts tranchants horizontaux
En considérant les informations déjà mentionnées dans cet article et selon le paragraphe 4.1.8.12 (8) de [1], Vd doit être supposé être avec V de 0,8 pour les structures de forme régulière et irrégulière autorisées à peuvent être calculés avec le logiciel ESFP.
Pour toutes les structures de forme irrégulière nécessitant une analyse dynamique selon le paragraphe 4.1.8.7 de [1] et pour les structures bois de plus de quatre étages qui répondent aux critères du paragraphe 4.1.8.12 (12) de [1], Vd doit être pris comme la valeur la plus élevée de Vd ou 100 % de V selon le paragraphe 4.1.8.12 (9) de [1].
Outre ces valeurs minimales, le facteur d'échelle Vd/Ve doit être appliqué aux efforts tranchants élastiques de l'étage, aux efforts de l'étage, aux efforts de barre et aux flèches, y compris les effets de la torsion accidentelle, afin de déterminer les valeurs de calcul d'après le paragraphes 4.1.8.12 (10) de [1].
Application des efforts tranchants horizontaux selon le BNC 2020 dans RFEM 6
En raison des nombreuses variantes des efforts tranchants horizontaux traités dans le CNB 2020, il peut être difficile de déterminer quel type survient dans le plan de la fondation si on souhaite effectuer une analyse du spectre de réponse selon la norme dans le logiciel de calcul de structure RFEM 6.
Si on utilise le module complémentaire Analyse du spectre de réponse, deux types de spectre sont disponibles dans les détails de définition du spectre de réponse, y compris le « spectre élastique » et le « spectre de calcul ».
Le « spectre élastique » permet d'obtenir les efforts horizontaux élastiques Ve de la structure d'après le paragraphe 4.1.8.12 (5) de [1] ou d'après l'étape 1 ci-dessus. Ni Ie/R-dR-o ni d'autres facteurs ne sont considérés dans cette valeur.
Le « spectre de calcul » permet d'obtenir les efforts tranchants horizontaux de calcul Vd de la structure d'après le paragraphe 4.1.8.12 (7) de [1] ou d'après l'étape 3 ci-dessus. Notez cependant que le facteur additionnel du paragraphe 4.1.8.12(6) ou de l'étape 2 ci-dessus n'est pas inclus dans ce calcul. Ie/R-dR-o est inclus dans le calcul, car ces variables figurent directement dans les options « Spectre de calcul », bien qu'elles ne soient pas listées pour le « Spectre élastique ».
Pour chaque type de spectre, l'utilisateur peut mettre à l'échelle le spectre de réponse directement afin de considérer les exigences relatives au facteur d'échelle. Le « spectre élastique », par exemple, est nécessaire pour analyser les flèches de la structure, car il ne...