Étude expérimentale du comportement sismique des assemblages utilisés dans les contreventements en X en acier

Dans les structures en acier, les contreventements concentriques en X sont fréquemment employés pour résister aux charges latérales. Les profilés tubulaires HSS ainsi que les cornières dos-à-dos sont souvent utilisés comme profilés pour ces contreventements. Dans ce cas, une diagonale est continue et la seconde diagonale est discontinue. Au point d'intersection, un assemblage central est réalisé en insérant une plaque de gousset à travers la diagonale continue et en insérant des plaques de transfert aux extrémités des diagonales discontinues. Les diagonales discontinues sont ensuite boulonnées à la plaque de gousset central. Le projet de recherche vise à étudier le comportement de ces assemblages, particulièrement la stabilité de ceux-ci lorsqu'ils sont soumis à des efforts en compression. Dix-sept essais ont été réalisés sur des contreventements en X à échelle réelle dans le cadre vertical de l'École Polytechnique de Montréal. Les sections utilisées étaient des profilés HSS et des cornières dos-à-dos. Les assemblages et les diagonales de contreventements ont été dimensionnés selon les exigences de la norme canadienne des structures en acier (CSA S16-09). Deux configurations d'assemblages ont été testées, soit en cisaillement simple ou en cisaillement double. Pour les assemblages en cisaillement simple, le transfert de l'effort est réalisé par une seule plaque insérée dans la diagonale. La configuration est excentrique. Pour les assemblages en cisaillement double, le transfert de l'effort est réalisé par deux plaques insérées dans la diagonale et, dans ce cas, la configuration est concentrique. De plus, des assemblages modifiés ont été testés, notamment en ajoutant un raidisseur à un assemblage en cisaillement simple et en remplaçant les plaques de transfert insérées dans la diagonale discontinue par des cornières dos-àdos soudées sur le HSS.

Abstract

Concentrically X-bracing is frequently used to resist lateral loads in steel structures. Hollow square sections (HSS) and back-to-back angles are often used for these braced frames. In this case, one diagonal is continuous and the second one is discontinuous. A mid-connection detail is then achieved at the intersection point by inserting a plate through the continuous diagonal and by using transfer plates at the ends of the discontinuous diagonals. The discontinuous brace segments are then bolted to the through plate. The aim of this research project is to study the behaviour of these connections, especially their stability response when subjected to compressive loading. Seventeen tests were performed on full-scale X-bracing specimens in the vertical frame at École Polytechnique de Montréal. HSS and back-to-back angles sections were used for the braces. The bracing members and their connections were sized according to the requirements of the Canadian standard of steel structures (CSA S16-09). Two connection's configurations were tested: single shear and double shear. For single shear connections, the load transfer is done using a single plate inserted in the braces. The configuration is eccentric. For double shear connections, the load transfer is done by means of two plates inserted in the brace; in this case, the configuration is concentric. In addition, two modified connections were tested; one where a stiffener was added to a single shear connection and one where the transfer plates were replaced by double angles welded to the HSS braces.