Avantages des profilés tubulaires utilisés comme diagonals
Il y a deux raisons au succès des profilés tubulaires:
a) Les profilés tubulaires carrés et circulaires ne comportent pas d’axe secondaire
Généralement, la résistance en compression (Cr) pour une diagonale est nettement moins élevée que sa résistance en traction (Tr) (avec de l’acier ACNOR G40.21 350W, la valeur Cr pour une diagonale à la limite d’élancement maximale autorisée, soit KL/r = 200, est d’environ 0,13Tr). C’est pourquoi sa résistance en compression gouverne habituellement les calculs tandis que sa résistance en traction contrôle les forces de calcul des assemblages et d’autres éléments dans les cadres à contreventement concentrique modérément ductiles et à ductilité limitée. Sachant que les sections des profilés tubulaires carrés et circulaires ne comportent pas d’axe secondaire, cette disparité est minimisée.
b) Compacité des sections transversales
Afin de prévenir le flambement local, les éléments de contreventement doivent respecter des limites strictes en matière de rapport de largeur à l’épaisseur. En tant que sections fermées, les profilés tubulaires bénéficient d’un net avantage.
Habituellement, ces avantages l’emportent sur tout inconvénient inhérent éventuel, comme par exemple des calculs et des dessins complexes.
Augmentation de la résistance probable
Bien que les limites d’élasticité conventionnelles minimales prescrites pour les nuances ordinaires de profilés tubulaires restent inchangées, la valeur minimale pour leur limite élastique probable, RyFy, tel que stipulé dans la Clause 27.1.7 de la norme ACNOR S16, a été augmentée de 385 MPa à 460 MPa. Cette valeur augmentée avait été introduite dans la norme S16-09 afin de tenir compte des caractéristiques de résistance des produits conformes aux normes ACNOR G40.21 350W et ASTM A500 (nuance C).
À l’exception de la construction classique, la limite d’élasticité des éléments à dissipation d’énergie gouverne les efforts de calcul dans les autres parties du système de résistance aux efforts sismiques (SFRS). Pour les cadres à contreventement concentrique, on calcule la résistance probable en traction et en compression en se basant sur leur limite élastique probable, RyFy. Sachant que les efforts de calcul pour les poteaux, les poutres, les diaphragmes de toit et de plancher, les fondations et les assemblages sont généralement gouvernés par la résistance probable des diagonales, cette augmentation affecte normalement les calculs et la construction de l’ensemble du SFRS.
Quelles sont les autres solutions?
Le concepteur pourra également envisager:
a) Un SFRS autre que les cadres à contreventement concentrique modérément
ductiles et à ductilité limitée ; et
b) La viabilité d’autres formes de contreventements
Autres SFRS
Le choix d’un SFRS dépend de nombreux facteurs, parmi lesquels la sismicité, la catégorie d’importance du bâtiment, la catégorie du site, la masse et la hauteur des bâtiments, etc. D’autres SFRS sont envisagés dans les exemples suivants:
- Pour les régions à haute sismicité, les cadres à contreventement excentrique doivent être envisagés;
- Pour les régions à faible sismicité, la construction classique (y compris les cadres à contreventement) est généralement envisagée (exception : la construction classique est interdite pour les bâtiments après catastrophes);
- Pour les régions à sismicité modérée, l’utilisation de poutres rotulées (au lieu de la plastification) est autorisée pour les cadres à contreventement concentrique à ductilité limitée et dans une configuration à chevrons dans les bâtiments à faible hauteur (≤ 20 mètres); et
- Pour les immeubles de grande hauteur situés dans des zones de sismicité modérée, on peut également envisager les cadres à contreventement excentrique.
Autres formes de contreventements
Les formes autres que les profilés tubulaires sont des solutions viables lorsque les conditions sont favorables, comme par exemple:
- En présence d’efforts considérables sur la diagonale, p. ex. une charpente lourde ou imposante de plusieurs étages, on peut essayer des profilés en W;
- Pour les cadres en traction seule à ductilité limitée dans les bâtiments à un ou deux étages, on peut aussi essayer des cornières jumelées, des profilés en U jumelés et des profilés en T jumelés (voir l’illustration); et
- Lorsque les sections de catégorie 2 sont autorisées pour les cadres à ductilité limitée et dans une configuration à chevrons dans les bâtiments à faible hauteur, on peut aussi utiliser des profilés en T jumelés, etc.
Il convient de préciser que les calculs et la construction des éléments de contreventement composés ci-dessus sont également conformes aux prescriptions de la Clause 27.5.3.3 de la norme S16-14.
En conclusion, les profilés tubulaires resteront probablement la solution privilégiée dans la plupart des applications.
