| Résumé
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L'utilisation de
nouveaux
matériaux de construction à faible émission de
carbone dans les zones sismiques
nécessite l'évaluation des propriétés
dynamiques de la structure afin de
concevoir correctement le bâtiment. Le manque d'estimation
précise de la
performance structurelle limite l'utilisation de matériaux de
construction
écologiques.
Dans cette thèse, une méthodologie
structurée est mise au point pour la conception parasismique de
bâtiments
construits en utilisant des matériaux géo-sourcés.
En particulier, un projet
pilote de bâtiment en maçonnerie de blocs de terre
comprimée (BTC) est réalisé
dans une zone sismique d’aléa moyen dans le Sud-Est de la
France. En partant de
la caractérisation expérimentale des paramètres
mécaniques du matériau, l'étude
est focalisée sur les caractéristiques modales de la
structure, la ductilité
attendue du bâtiment et l'évaluation des performances
sismiques en termes de
déplacement et de force.
Le modèle de portique équivalent
adopté pour la conception structurelle de la maçonnerie
porteuse est validé
d’abord pour un bâtiment en maçonnerie de pierre
irrégulière existant, puis
pour un bâtiment démonstrateur en maçonnerie de
BTC. Le processus de validation
du modèle consiste dans la comparaison des fréquences
propres et des déformées
modales obtenues soit par analyse modale numérique que par
analyse modale opérationnelle.
Dans ce contexte, une campagne de mesure fournit la réponse
structurelle aux
vibrations ambiantes. Les paramètres modaux et l'amortissement
structurel sont
ensuite obtenus par des outils d'identification structurelle. L'analyse
modale
met en évidence l'impact de la rigidité du plancher en
bois sur la réponse
dynamique des bâtiments en maçonnerie. Il est
montré qu'un plancher en bois
plus rigide, renforcé par exemple par une chappe fine en
béton, améliore le
comportement structurel de la maçonnerie sous chargement
sismique, conduisant à
des modes de vibration globale de toute la structure.
La vérification de la stabilité de
la structure du bâtiment à l'état limite ultime est
réalisée en comparant le
déplacement cible, pour l’action sismique attendue, au
déplacement ultime que
la structure peut atteindre. Dans cette thèse, il est
suggéré d’effectuer la
vérification également en termes de force, car cela peut
être plus restrictif
dans certains cas et moins dépendant de la convergence des
algorithmes de
calcul
Dans les normes pour le
dimensionnement des bâtiments en zone sismique, il est
défini un coefficient de
comportement qui décrit la capacité de la structure
à se déformer en régime
plastique avant d’atteindre la rupture. Ce coefficient de comportement
est
défini en fonction des matériaux de construction
employés et il est fourni pour
les matériaux les plus typiques, obtenu sur la base de
l'observation des
dommages et de modèles numériques. Une évaluation
spécifique est nécessaire
lorsque de nouveaux matériaux de construction sont
adoptés parce que autrement
les normes obligent à utiliser la valeur minimale. Cette
thèse propose une
procédure d'estimation du coefficient de comportement
appliquée aux bâtiments
en maçonnerie géo-sourcée, qui pourrait être
adoptée pour tout matériau de
construction. La méthodologie proposée pour estimer le
coefficient de
comportement, intègre à la fois le niveau de charge
sismique attendu et la
capacité de déformation du bâtiment. Une analyse
non linéaire quasi-statique à
poussée progressive est couplée à des analyses
dynamiques et le coefficient de
comportement est obtenu sur une base statistique. Les résultats
sont comparés
avec les estimations obtenues en utilisant différentes approches
présentées
dans la littérature. Dans la méthode proposée pour
l’estimation du coefficient
de comportement la structure du bâtiment est
modélisée comme un système
équivalent à un seul degré de liberté, pour
réduire l’impact du temps de calcul
dans un contexte d’activité professionnelle. Les
résultats sont comparés avec
d’autres méthodologies qui considèrent un modèle
tridimensionnel de bâtiment
pour estimer l’impact de la simplification adoptée. La
méthode proposée
fournit, avec un temps de calcul réduit, adapté à
la pratique professionnelle,
une estimation efficace et fiable du coefficient de comportement.
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