Contribution à l'étude de la robustesse des structures de bâtiments Prise en compte de la plastification progressive de la partie de la structure "non directement affectée" par l'événement exceptionnel considéré

Abstract

La robustesse des structures devient une préoccupation particulière pour les bureaux d’études. En effet, après l’effondrement du Ronan Point en 1968 et les attentats du 11 septembre en 2001, les codes modernes ont introduit, dans leurs recommandations, des demandes spécifiques en termes d’intégrité structurale et de robustesse, pour certaines catégories de bâtiments soumis à un évènement exceptionnel. Cependant, à l’heure actuelle, les outils permettant de répondre à ces demandes spécifiques sont souvent absents des codes. Pour répondre à ce besoin, plusieurs recherches dans le domaine ont été menées. À l’Université de Liège, deux thèses ont été produites, l’une par J.-F. Demonceau, l’autre par L.N.N. Hai. Dans ces thèses, le comportement de portiques plans est étudié lorsque ceux-ci sont soumis à la perte d’une de leur colonne portante. Suite à la perte de cette colonne, les efforts dans la structure se redistribuent, d’une manière qui n’avait pas été initialement prévue. L’objectif est de retrouver un état final, certes très déformé, mais stable. Ces deux thèses sont fondées sur des hypothèses simplificatrices. En particulier, la réponse de la partie de la structure « non directement affectée » par la perte de la colonne (partie reprenant l’ensemble des éléments structuraux ne se trouvant pas au-dessus de la colonne perdue) est supposée être infiniment élastique. En simplifiant la théorie, le rôle de cette partie indirectement affectée est de « retenir » latéralement la partie au-dessus de la colonne disparue, qui a tendance à s’affaisser. Si la partie indirectement affectée est considérée comme infiniment élastique, cela signifie qu’elle apporte une restreinte constante à la partie directement affectée, ce qui conduit à sous-évaluer les déformations de la structure, puisqu’en réalité, cette partie indirectement affectée est susceptible de perdre progressivement de sa raideur transversale au fur et à mesure de sa plastification éventuelle. Dans un premier temps, l’objectif de ce travail de fin d’études sera de vérifier les théories déjà développées dans les deux thèses précitées, dans le cas où la partie indirectement affectée reste indéfiniment élastique. Pour cela, le modèle développé dans la thèse de L.N.N. Hai sera étudié, et ses faiblesses seront mises à jour. Une nouvelle méthode d’analyse de la partie indirectement affectée infiniment élastique sera développée. Dans un second temps, ce travail visera à prendre en compte la plastification progressive de cette partie indirectement affectée. Une description générale des phénomènes sera réalisée, suivie ensuite du développement d’une méthode analytique permettant de calculer l’évolution de la raideur latérale de la partie indirectement affectée. Finalement, connaissant cette variation de raideur, le but final sera d’obtenir les déplacements verticaux des points situés juste au dessus de la colonne disparue, ces déplacements fixant les besoins en ductilité de la structure, dans le but d’atteindre un état final déformé stable.