EN 1998
Les voiles en béton armé ductile constituent un élément central des structures porteuses en analyse de sismicité, car ils contribuent de manière significative à absorber les actions horizontales et à dissiper l’énergie. Leur comportement structural lors d’un séisme est principalement influencé par des effets dynamiques non linéaires, des sur-résistances ainsi que la formation de zones plastiques.
L’Eurocode 8 prend en compte ces incertitudes en exigeant pour la vérification le calcul des efforts internes basés sur des enveloppes ainsi que l’application de facteurs de majoration, notamment pour les efforts tranchants.
Fondements normatifs et comportement structural
Détermination des moments fléchissants déterminants
Le comportement non linéaire d’un voile en béton armé non couplé est déterminé par une seule articulation plastique à la base. Le moment fléchissant de cette section de voile issu de l'analyse de la situation de projet sismique doit être vérifié.
Pour éviter un allongement au-dessus de l’articulation plastique à la base, l’EC 8 [1] stipule que le diagramme des moments fléchissants déterminants doit être basé sur une enveloppe, dérivée du diagramme de moment fléchissant obtenu par l’analyse, et déplacée verticalement. Cette méthode est appelée Tension Shift (TS ou décalage de la ligne de traction) et est illustrée dans la figure suivante.
Selon l'EC 8 [1], l'enveloppe peut être présumée linéaire, à condition que la structure ne présente pas de discontinuités significatives en termes de masse, de rigidité ou de capacité portante sur sa hauteur. Le Tension Shift (al) doit correspondre à l’inclinaison de barre (θ), présumée pour la vérification à l’état limite ultime (ELU) selon l’EC 2 [2]. La dimension du décalage est déterminée comme suit (EC 2 [2], (9.2)).
Détermination des efforts tranchants déterminants
La valeur du moment fléchissant à la base du voile et l’approche du porte-à-faux isolée ne suffisent pas pour déterminer de manière fiable les efforts tranchants sismiques maximaux à différentes hauteurs de voile. Cette restriction est due à la nature dynamique des forces transmises par les étages à travers le voile pendant un séisme [4].
- Pour résoudre ce problème, l’hypothèse fondamentale suivante est faite :
Si le moment de capacité MRd dépasse le moment fléchissant basé sur l’analyse élastique à la base du mur pour la charge sismique de calcul MEd, alors les efforts tranchants sismiques à toute hauteur de voile dépassent ceux calculés par la même analyse élastique de manière proportionnelle au rapport MRd/MEd.
- Cela conduit à la mesure suivante :
Les efforts tranchants déduits de l’analyse sismique (V’Ed) sont ajustés à l’aide d’un facteur de majoration de calcul de capacité (ε). Ce facteur dépend directement du rapport MRd/M’Ed et règle l’effort tranchant en conséquence, comme proposé par Fardis et al. [3].
De plus, l’EC 8 [1] stipule que l’augmentation potentielle des effort tranchant à la base d'un voile sismique principal dans les structures à ductilité moyenne (DCM) doit également être prise en compte. Les efforts tranchants déterminants (V Ed) sont, comme le montre l’équation suivante, augmentés de 50 % par rapport aux forces obtenues par l’analyse (V’Ed). Pour cette classe de ductilité spécifique, un facteur d’amplification ε = 1,5 est ainsi présumé.
Le facteur de majoration peut être décrit par la formule suivante (EC 8 [1], (5.25) et 5.4.2.4(7)).
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q |
Coefficients Qm utilisés projet |
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MEd |
Moment de flexion de calcul à la base du voile |
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MRd |
Moment de capacité de résistance (porteur) au pied du voiles |
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Facteur de sur-résistance, Si aucune information plus précise n’est connue, |
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T1 |
Période fondamentale du bâtiment en direction des forces de cisaillement VEd |
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TC |
Période de base de l’intervalle d’accélération spectrale constante (EC8, 3.2.2) |
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Se(T) |
Ordonnée du spectre de réponse élastique (EC 8, 3.2.2) |
La figure suivante illustre d’une part le diagramme initial des efforts tranchants calculé (a), le diagramme augmenté par le facteur de majoration (b) et d’autre part l’enveloppe des efforts tranchants déterminants (c).
