Les diagonales dans les contreventements travaillant en traction seulement sont conçues pour résister, en traction, à 100 % des forces latérales de cisaillement dans le cadre contreventé. Comme la résistance des diagonales travaillant en compression est ignorée dans le calcul, les systèmes de contreventement travaillant en traction seulement doivent être des contreventements à treillis concentriques à action directe. Au cours des 25 dernières années, des dispositions de calcul de diagonales ductiles pour les cadres à contreventement travaillant en traction seulement ont été introduites dans les codes et les normes modernes sur plusieurs éditions de code. Le présent article vise à identifier les différents types de contreventements avec diagonales travaillant en traction seulement, couverts dans CSA S16-14 et NBC 2015, et la gamme d’applications pour chaque type et ses sous-ensembles.
Contreventements traditionnels travaillant en traction seulement
Les contreventements à diagonales travaillant en traction seulement sont couramment utilisés dans la construction de bâtiments à étage(s) de grande hauteur mais soumis à des forces latérales relativement faibles, tels les bâtiments monoétagés. Dans la mesure où les contreventements sont tous présumés devoir travailler en traction seulement, des diagonales très élancées (KL/r > 200) peuvent être utilisées, autorisant des contreventements plus légers et des économies de matériaux. Dans nombre d’applications, la limite maximale d’élancement pour les éléments travaillant en traction (KL/r ≤ 300) n’a pas lieu d’être, sous réserve que les vibrations et la flèche sous les charges de service puissent être contrôlées.
Applications parasismiques
Les contreventements traditionnels travaillant en traction seulement présentent généralement un comportement hystérétique pincé. À l’exception des applications à faible charge sismique, S16-14 impose généralement des limites de hauteur de charpente et des exigences concernant les membrures et le rapport largeur- épaisseur pour les diagonales si un comportement ductile est une exigence explicite du calcul. S16 autorise l’emploi de diagonales travaillant en traction seulement dans trois types de systèmes de résistance aux forces sismiques mentionnés dans le Code national du bâtiment : les cadres à contreventement concentrique modérément ductile (CCCMD), les cadres à contreventement concentrique à ductilité limitée (CCCDL) et la construction conventionnelle (CC).
1. Cadres à contreventement concentrique modérément ductile (CCCMD)
Les diagonales travaillant en traction seulement dans les CCCMD doivent respecter, entre autres exigences, les strictes limites de largeur-épaisseur et d’élancement maximal imposées aux diagonales travaillant en compression (KL/r ≤ 200) utilisées dans les CCCMD. Par conséquent, ces diagonales tendues ressemblent aux diagonales travaillant en compression utilisées dans les CCCMD plutôt qu’aux diagonales élancées mentionnées plus haut. En outre, les CCCMD travaillant en traction seulement sont limités à une hauteur maximale de 20 mètres, sauf pour les applications à faibles charges sismiques (IEFaSa (0.2) < 0,35). Ces restrictions et limites sont récapitulées dans le tableau ci-dessous. Concernant les exigences de calcul d’assemblage des diagonales, la disposition relative à la rotation ductile aux extrémités des diagonales, ou à proximité, s’applique également aux diagonales travaillant en traction seulement. Un exemple est présenté à la figure ci-dessous.
2.Cadres à contreventement concentrique à ductilité limitée (CCCDL)
Les exigences de calcul pour les CCCMD travaillant en traction seulement s’appliquent également aux CCCDL travaillant en traction seulement, mais l’article 27.6 de S16-14 prévoit un certain nombre d’exemptions et d’assouplissements des règles. La limite maximale de hauteur de charpente pour les charges sismiques modérées et élevées (IEFaSa (0.2) ≥ 0,35) est étendue à 40 mètres. En outre, pour les bâtiments à un et deux étages, les limites de largeur-épaisseur et d’élancement maximal pour les diagonales sont également assouplies:
a) Si KL/r > 200, il n’y a aucune restriction sur le critère largeur- épaisseur (rapports b/t) et
b) KL/r ≤ 300.
On notera que l’élancement du contreventement est limité à 300 en tant qu’exigence parasismique. Cela ne doit pas être confondu avec la limite de service en général (KL/r ≤ 300), qui peut être dépassée si d’autres moyens sont prévus pour limiter les vibrations et la flèche.
3.Construction conventionnelle
Des diagonales traditionnelles (élancées) travaillant en traction seulement peuvent être utilisées pour la construction conventionnelle dans les applications à faible charge sismique (IEFaSa (0.2) < 0,35) sans aucune restriction de hauteur et pour la construction conventionnelle de bâtiments de faible hauteur (≤ 15 m) dans les applications à charge sismique plus élevée. Sinon, les diagonales doivent satisfaire une limite b/t particulière, à savoir la valeur la plus stricte entre les limites des CCCDL et des sections de Classe 2.
La construction conventionnelle utilisant des diagonales élancées travaillant en traction seulement reste populaire pour les bâtiments de faible hauteur et de petite taille dans les zones à faible charge sismique. Leur pertinence et leur rentabilité pour d’autres applications dépendent de nombreux facteurs, notamment la catégorie d’importance du bâtiment, la sismicité, la hauteur du bâtiment, l’ampleur de l’effet diaphragme, etc.
