Comportement mécanique de planchers diaphragmes en bois : semi-rigidité et résistance pour une situation sismique

Résumé : Pour les structures en bois comme pour les autres techniques de construction, les planchers jouent un rôle important dans le comportement global d’un bâtiment soumis à une sollicitation sismique. En plus de la reprise des efforts verticaux, ces planchers assurent le transfert des efforts horizontaux vers les murs de contreventement (fonction diaphragme). Pour cette fonction, le plancher peut être assimilé à une poutre courte disposée horizontalement et supportée par plusieurs appuis semi-rigides (murs de contreventement). En conséquence, la distribution des efforts sur les murs de contreventement est directement liée au rapport entre leurs raideurs et celle du plancher dans son plan.Les planchers en bois traditionnels sont généralement composés par une poutraison (des solives, des entretoises et des poutres de chaînage) et une surface plane composée d’une juxtaposition de panneaux. La connexion panneaux-poutraison est généralement réalisée par des clous. Le dimensionnement de ces planchers est souvent piloté par les charges verticales et les caractéristiques mécaniques dans le plan sont rarement contrôlées.Le comportement mécanique des planchers diaphragmes en bois est peu étudié dans la littérature. La présente thèse aborde ce comportement en s’appuyant sur trois approches : analytique, numérique (M.E.F.) et expérimentale. L’approche analytique s’inspire de celle utilisée par les codes de calcul sismique nord-américains. La modélisation numérique prend en compte la configuration géométrique réelle des diaphragmes ainsi que les effets non-linéaires matériels et géométriques. Deux types de modèles numériques sont proposés : « détaillé » et « simplifié ». Le modèle détaillé, utilisant des éléments de poutres et de coques, permet d’étudier la distribution des contraintes internes au sein du plancher. Le modèle simplifié, moins coûteux, s’appuie sur des éléments poutres et barres. Il permet de réaliser des analyses de sensibilité et il peut être utilisé dans des analyses de structures avec géométries complexes.Une campagne expérimentale est conduite sur des planchers en bois. Deux planchers (2,4x7,2m2), avec et sans entretoises, sont testés en flexion dans leur plan. Une instrumentation riche composée de capteurs de déplacement, d’inclinomètres et d’un système de mesure sans contact, sont utilisés pour suivre le comportement de ces planchers aux niveaux global et local. Les observations expérimentales montrent un comportement fortement non-linéaire avec une influence importante des entretoises sur la raideur et la résistance. La rupture des panneaux est due à la flexion à mi portée ou à la compression près des angles en contact. La comparaison avec les résultats expérimentaux a permis de valider les modèles numériques développés. Ces modèles révèlent une forte participation de la connexion panneaux-poutraison aux comportements mécaniques des planchers aux niveaux global et local.Le modèle numérique simplifié est utilisé pour mener une étude de sensibilité des planchers avec trémies. Ainsi, treize configurations de planchers sont analysées en vue d’identifier les positionnements les plus défavorables des trémies. Par ailleurs, l’application du modèle analytique montre qu’il représente correctement la phase linéaire du comportement des planchers qui est un paramètre utilisable dans les analyses à l’état limite de service. Les résultats numériques et expérimentaux obtenus constituent une bonne base pour étendre le domaine d’application du modèle analytique.
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Thèse
Génie civil. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. Français. 〈NNT : 2013CLF22360〉
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Soumis le : mardi 27 novembre 2018 - 09:35:07
Dernière modification le : mercredi 28 novembre 2018 - 01:19:26

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Sebastian Fuentes. Comportement mécanique de planchers diaphragmes en bois : semi-rigidité et résistance pour une situation sismique. Génie civil. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. Français. 〈NNT : 2013CLF22360〉. 〈tel-01935761〉

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