Éléments de génie parasismique et de calcul dynamique des structures

ISBN9782553005756 EditorPresses internationales Polytechnique pages506 Published1996-08-27
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Le génie parasismique pose un ultime défi aux ingénieurs en structures. Malgré l'incertitude associée aux phénomènes naturels, les ingénieurs en structures doivent concevoir des bâtiments, des ponts et des barrages capables de résister aux forces dévastatrices engendrées par les tremblements de terre.

Ce livre présente, avec une approche nord-américaine, des connaissances de base en génie parasismique et en dynamique des structures. La matière traitée ne se limite pas seulement à l'analyse et à la conception des structures. D'autres champs connexes, comme la géologie, la sismologie et la dynamique des sols, sont églament abordés afin que les ingénieurs puissent interagir efficacement avec spécialistes de plusieurs domaines dans le cadre de projets de construction parasismique.

L'ouvrage est destiné aux ingénieurs en structures, aux étudiants de premier et de deuxième cycles en ingénierie des structures ainsi qu'aux professeurs d'université du même domaine. Le lecteur doit avoir des connaissances de base en résistance des matériaux et en analyse statique des structures. Cependant, aucune connaissance préalable n'est requise en génie parasismique ou en dynamique des structures.

AUTEUR
André Filiatrault est professeur au Département de génie civil de l'École Polytechnique de Montréal où il enseigne l'analyse, le calcul et la dynamique des structures aux étudiants de premier et de deuxième cycles. Titulaire d'un diplôme d'ingénieur de l'Université de Sherbrooke, il détient également une maîtrise et un doctorat en génie civil de l'Université de Colombie-Britannique à Vancouver.

Ses intérêts de recherche portent sur le calcul et la conception parasismique des structures. Nombre de ses travaux de recherche ont été publiés dans des revues scientifiques internationales. En 1990, il a obtenu la médaille Gzowski qui est remise annuellement à l'auteur du meilleur article publié dans la Revue canadienne de génie civil.

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BESOIN
Le génie parasismique pose un défi ultime aux ingénieurs en structures. Malgré l'incertitude associée aux phénomènes naturels, les ingénieurs doivent concevoir des bâtiments, des ponts et des barrages capables de résister aux forces dévastatrices engendrées par les tremblements de terre. L'ingénieur doit cependant s'associer à d'autres spécialistes pour réaliser ces projets. C'est pourquoi la matière traitée dans ce livre ne se limite pas à l'analyse et à la conception des structures. D'autres champs connexes, comme la géologie, la sismologie et la dynamique des sols, sont également abordés afin que les ingénieurs puissent interagir efficacement avec des spécialistes de plusieurs domaines dans le cadre de projets de construction parasismique.

TRAITEMENT DU SUJET
Ce manuel présente, avec une approche nord-américaine, des connaissances de base en génie parasismique et en dynamique des structures. Dans le chapitre 1, l'auteur passe en revue les concepts préliminaires en génie parasismique. Le chapitre 2 traite des aspects sismologiques relatifs à l'ingénierie des structures. L'aléa sismique que l'on doit décrire et modéliser afin de construire les cartes de zonage sismique est étudié au chapitre 3. Le chapitre 4 constitue la pierre angulaire du volume. On y traite des notions fondamentales de l'analyse dynamique des structures dans les domaines linéaires et non linéaires. Ces notions d'analyse dynamique sont reprises au chapitre 5 pour permettre d'évaluer l'influence d'un dépot sur le sol, sur le mouvement à la base d'une structure. Ce chapitre traite également du problème de liquéfaction des sols granulaires saturés ainsi que du phénomène d'interaction sol-structure. Les quatre derniers chapitres du volume s'adressent spécialement aux ingénieurs praticiens en structures qui doivent étudier l'effet des tremblements de terre dans le calcul de leurs ouvrages. Le chapitre 6 présente en détails les normes parasismiques canadiennes. Les chapitres 7 et 8 décrivent certains détails parasismiques spéciaux qu'il faut incorporer aux bâtiments en béton et en acier. Enfin, le chapitre 9 expose brièvement les concepts énergétiques qui ouvrent la voie aux systèmes de résistance aux charges latérales fondés sur la dissipation d'énergie.

Les problèmes proposés à la fin de la plupart des chapitres permettent au lecteur d'apprécier l'aspect pratique des concepts étudiés. Lorsqu'il aura assimilé la matière de cet ouvrage, le lecteur sera en mesure de consulter avec aisance des ouvrages plus spécialisés dans des domaines reliés aux tremblements de terre ou au calcul parasismique.

L'annexe A présente le guide d'utilisation du logiciel RESAS contenu sur la disquette qui accompagne le manuel. Ce logiciel permet le calcul rapide des réponses spectrales à partir d'enregistrements sismiques. Finalement, l'annexe B contient un glossaire français des termes scientifiques propres au génie parasismique.
Chapitre 1 - Notions préliminaires
Bref historique du génie parasismique. Développement du génie parasismique au Canada. Rôle des outils informatiques en génie parasismique. Rôle du laboratoire en génie parasismique. Références

Chapitre 2 - Éléments de sismologie et de sismicité
Considérations générales. Causes des séismes. Théorie tectonique des plaques terrestres. Théorie élastique de Reid. Mécanismes de rupture des failles terrestres. Terminologie et définitions des ondes sismiques. Localisation de l'épicentre d'un séisme. Échelle d'intensité Mercalli modifiée. Échelle de magnitude de Richter. Évolution des échelles de magnitude. Relations entre les échelles de magnitude. Paramètres sismiques pour l'analyse structurale. Relations d'atténuation. Modèle de propagation des ondes élastiques. Sismicité et sismotectonique du Canada. Références. Exercices

Chapitre 3 - Éléments d'analyse probabiliste de l'aléa sismique
Définition d'un séisme de calcul. Modèle de sismicité. Modèle d'atténuation Méthode d'analyse probabiliste de l'aléa sismique. Références. Exercices

Chapitre 4 - Éléments d'analyse dynamique des structures
Considérations générales. Analyse dynamique d'une structure simple à un degré de liberté dynamique. Concept des spectres de réponse sismique élastique. Spectres simplifiés de calcul. Application des spectres de réponse dans le Code national du bâtiment du Canada. Exemple d'application des spectres de réponse. Analyse dynamique «exacte» d'une structure linéaire à plusieurs degrés de liberté. Analyse sismique approximative - Méthode spectrale. Introduction à l'analyse dynamique non linéaire d'une structure à plusieurs degrés de liberté dynamique. Références. Exercices

Chapitre 5 - Éléments de dynamique des sols
Considérations générales. Réponse sismique d'un dépôt de sol : analyse avec masses concentrées. Détermination des paramètres physiques des sols. Sommaire de l'analyse linéaire équivalente avec masses concentrées. Exemple d'application. Perte de capacité portante et liquéfaction des sols. Introduction au phénomène d'interaction sol-structure. Références. Exercices

Chapitre 6 - Éléments de conception parasismique des bâtiments au Canada
Concept de ductilité. Concept des spectres de réponse sismique inélastique. Critère énergétique d'un système avec courte période initiale. Principes et objectifs du calcul parasismique au Canada. Paramètres sismiques inclus dans le Code national du bâtiment du Canada (CNBC, 1995). Méthode statique du Code national du bâtiment du Canada (CNBC, 1995). Analyse des effets de torsion selon le Code national du bâtiment du Canada (CNBC, 1995). Concepts pratiques de calcul parasismique des bâtiments. Principes de construction pour assurer un bon comportement sismique. Ductilité : commentaire final. Références. Exercices

Chapitre 7 - Éléments de détails spéciaux relatifs au calcul parasismique des bâtiments en béton armé au Canada
Considérations générales. Calcul de la ductilité en courbure d'une section en béton armé. Influence du confinement sur la ductilité en courbure. Influence d'une force axiale sur la ductilité en courbure. Exemple de calcul du diagramme moment-courbure pour une poutre et un poteau. Exigences de la norme canadienne sur le béton armé relatives au calcul parasismique des ossatures ductiles résistant aux moments (R=4). Références. Exercices

Chapitre 8 - Éléments de détails spéciaux relatifs au calcul parasismique des bâtiments en acier au Canada
Considérations générales. Exigences de la norme canadienne sur l'acier relatives au calcul parasismique des ossatures ductiles résistant aux moments (R=4). Exigences de la norme canadienne sur l'acier relatives au calcul parasismique des ossatures à ductilité nominale résistant aux moments (R=3). Exigences de la norme canadienne sur l'acier relatives au calcul parasismique des ossatures ductiles à contreventement (R=3). Exigences de la norme canadienne sur l'acier relatives au calcul parasismique des ossatures contreventées avec ductilité nominale (R=2). Introduction aux ossatures ductiles à contreventement excentré. Références

Chapitre 9 - Éléments de calcul énergétique et introduction aux systèmes parasismiques non conventionnels
Considérations générales. Équation de balance énergétique. Énergie sismique relative en rapport avec l'énergie sismique absolue. Représentation énergétique d'un séisme. Système d'isolation à la base. Système contreventé à friction
Étude comparative entre le système d'isolation à la base et le système contreventé à friction. Références

Annexe A - Manuel d'utilisation du programme RESAS (Réponses spectrales des accélérogrammes sismiques)
Généralités. Équipement nécessaire. Installation et mise en marche. Principales touches à l'écran. Fonctions et fenêtres. Exemple

Annexe B - Glossaire des termes scientifiques propres au génie parasismique
Mention spéciale
Prix Roberval 1997