Grâce à notre expertise en isolation sismique, nous avons développé de nouveaux outils. Ils garantissent le calcul final précis des bâtiments à isolation sismique.
Le calcul des structures parasismiques exige une expertise en génie parasismique avancé. L’isolation sismique permet d’allonger la période de la structure au-dessus du niveau d’isolation. Elle réduit les forces sismiques, l’accélération d’étage et les déplacements relatifs. Les isolateurs sismiques introduisent aussi un certain niveau d’amortissement dans la structure. Certains points importants doivent toutefois être pris en compte. Ils concernent les phases de construction et de projet de ces structures.
Voici les principales phases du calcul des structures parasismiques :
- Définir l’architecture et la fonction de la structure : la fonction du bâtiment doit être conçue en tenant compte des isolateurs sismiques, dès les phases de conception architecturale et mécanique.
- Définir le système structurel : il est essentiel de déterminer l’emplacement des isolateurs et de calculer les éléments qui transmettront les efforts en toute sécurité.
- Identifier les aléas sismiques propres au site, déterminer des mouvements du sol appropriés, et des spectres cibles.
- Modéliser la structure et réaliser des calculs préliminaires pour déterminer les types d’unités d’isolateurs. Une analyse linéaire élastique peut suffire à ce stade. Les types d’isolateurs sont généralement choisis avec les fabricants.
- Finaliser le calcul de la structure avec les types d’isolateurs retenus. Les vérifications de calcul, de déplacement et de période utilisent les valeurs limites inférieure et supérieure des isolateurs, pour différents niveaux sismiques.
Bibliothèque des isolateurs sismiques
Les types d’isolateurs sismiques peuvent désormais être définis à l’aide de la bibliothèque, disponible dans le ruban Modélisation > Isolateurs sismiques.
Outre les Propriétés linéaires des unités d’isolation, les Propriétés non linéaires peuvent également être définies. Toute modification apportée dans la bibliothèque se répercute automatiquement sur tous les types assignés.
Les propriétés non linéaires peuvent être calculées automatiquement à partir de paramètres tels que l’effort axial, le coefficient de frottement, et le rayon net du pendule, pour les unités d’isolateurs à pendule à friction (FPS).
La relation force-déformation peut aussi être définie manuellement, en saisissant des valeurs telles que la raideur initiale, la raideur post-élastique, et la force de plastification.
Pour les appuis en caoutchouc-plomb, les propriétés non linéaires peuvent être définies en saisissant des valeurs différentes pour la raideur initiale, la raideur post-élastique et la force de plastification, dans chaque direction.
Attribution des isolateurs sismiques aux éléments
Attribution des isolateurs sismiques aux poteaux
Pour attribuer des isolateurs sismiques aux poteaux :
1. Sélectionnez un poteau à l’écran, puis utilisez la commande « Attribuer un isolateur » dans le menu contextuel.
2. Sélectionnez l’un des types d’isolateurs précédemment définis dans la bibliothèque, dans la liste « Isolateur sismique ».
3. Saisissez les valeurs Position et Décalage, puis cliquez sur le bouton OK.
4. Un isolateur est inséré sur le modèle analytique du poteau, à la position indiquée.
Attribution des isolateurs sismiques aux voiles rectangulaires et aux voiles de noyau
Dans les versions de ProtaStructure antérieures à 2024, un seul isolateur sismique pouvait être inséré par voile rectangulaire ou voile de noyau. Si plusieurs isolateurs étaient nécessaires, l’utilisateur devait combiner leurs propriétés linéaires en un isolateur unique regroupé. En pratique, il est pourtant nécessaire de définir plusieurs isolateurs par voile. Le regroupement de toutes les propriétés des isolateurs n’est pas valable, ni suffisant, pour les analyses non linéaires. Il devient alors impossible de déterminer les efforts de traction pouvant apparaître lorsque les isolateurs sous les voiles sont regroupés.
Avec ProtaStructure 2024 & versions ultérieures, vous pouvez définir individuellement un nombre quelconque d’isolateurs par panneau de voile. Pour cela :
1. Sélectionnez un voile rectangulaire ou un voile de noyau à l’écran, puis utilisez la commande « Attribuer un isolateur » dans le menu contextuel.
2. Dans la fenêtre d’attribution des isolateurs, un aperçu de leur positionnement s’affiche.
3. Vous pouvez positionner les isolateurs aux points d’insertion I et J du panneau de voile. Vous pouvez aussi opter pour une répartition égale sur la section. Pour les voiles de noyau, les branches de voile sont détectées et listées automatiquement. Vous pouvez alors définir des isolateurs séparément pour chaque branche.
Modélisation analytique des isolateurs attribués aux voiles de contreventement
Dans les versions précédentes de ProtaStructure, les voiles de contreventement munis d’isolateurs sismiques devaient être modélisés avec l’option « Voile médian ». Avec ProtaStructure 2024 & versions ultérieures, les voiles de contreventement munis d’isolateurs peuvent être modélisés avec l’option « Coque en éléments finis ».
Les éléments coque sont subdivisés selon la hauteur de l’isolateur, afin de créer un modèle analytique. Le nombre spécifié d’éléments isolateurs est ensuite inséré entre ces éléments coque.
Analyse temporelle non linéaire
Les caractéristiques non linéaires des isolateurs seront automatiquement prises en compte dans une analyse temporelle non linéaire réalisée dans ProtaStructure. Dans une telle analyse, tous les éléments autres que les isolateurs sont supposés linéaires élastiques, et aucune plasticité du matériau n’est affectée.
1. Pour effectuer une analyse temporelle, cliquez sur le bouton "Analyse > Analyse temporelle" dans le ruban.
2. Vous pouvez effectuer des opérations telles que sélectionner et mettre à l’échelle les mouvements sismiques avant de lancer l’analyse.
Sorties de l’analyse
ProtaStructure vous fournit des sorties détaillées pour chaque isolateur et pour l’ensemble du bâtiment après l’analyse temporelle non linéaire. Vous pouvez utiliser ces sorties pour générer votre propre rapport de calcul personnalisé pour votre bâtiment isolé.
Résultats de l’analyse
Vous pouvez visualiser l’historique de réponse de l’isolateur pour chaque mouvement sismique sur les graphiques de l’onglet Résultats de l’analyse.
1. Vous pouvez obtenir le déplacement et l’accélération, ainsi que la force, en historique de réponse pour les directions X, Y et Z . Les résultats demandés seront tracés sur le même graphique.
2. Pour actualiser le graphique selon les sélections effectuées, cliquez sur le bouton “Générer le diagramme” .
3. Les accélérations d’étage et les ratios de déplacement relatif entre étages pour la structure supérieure seront également tracés pour tous les mouvements sismiques, avec leurs réponses maximales et minimales.
Tableau des résultats des isolateurs
Tous les résultats des isolateurs sont présentés en détail dans un tableau lorsque vous cliquez sur l’onglet “Tableau des résultats des isolateurs”. Vous pouvez exporter ce tableau vers Excel et l’utiliser dans vos rapports de calcul.
Vous trouverez peut-être cet enregistrement de webinaire utile : Introduction à l’isolation sismique (PS2024)
Guide de calcul de l’isolation à la base : Isolation à la base