Experimental and numerical investigations of higher mode effects on seismic response of reinforced concrete shear walls

Des analyses numériques réalisées par des chercheurs précédents ont montré que les tremblements de terre anticipés dans l'Est de l'Amérique du Nord, en raison de leur riche contenu en mouvements à hautes fréquences, pouvaient solliciter fortement les modes supérieurs de vibration des refends élancés en béton armé utilisés pour résister aux charges latérales dans les bâtiments. La contribution des modes supérieurs peut conduire à la formation de rotules plastiques dans la partie supérieure des murs, en plus de la rotule plastique qui est prévue à la base des murs lors de la conception des murs selon les normes et codes actuels. Les modes supérieurs peuvent également conduire à une amplification substantielle des efforts de cisaillement dynamiques à la base des refends, en excès du niveau de résistance exigé par les codes de conception. Pour étudier ces effets des modes supérieurs prédits par des simulations numériques pour les tremblements de terre de l'Est en Amérique du Nord, il était nécessaire de procéder à des essais en laboratoire sur des murs en béton armé soumis à de tels mouvements sismiques. Dans cette thèse, on présente et discute les deux programmes d'essais, ainsi que les études numériques complétées en parallèle, qui ont été réalisés sur les murs de refend en béton armé : essais statiques et essais dynamiques sur simulateur sismique. La première série d'essais consistait en des essais monotones et cycliques sur des refends ductiles en béton armé conçus et détaillés conformément aux dispositions sismiques du CNBC 2005 et de la norme CSA-A23.3-04. Les tests ont été effectués à pleine échelle et à sur des modèles à échelle réduite 1:2.37 pour valider les règles de conception parasismique et les lois de similitude utilisées pour la réalisation d'essais à échelle réduite. Les essais sur spécimens à échelle réduite étaient essentiels car les essais dynamiques du second programme expérimental devaient être réalisés sur des modèles à échelle réduite. Dans ces essais, on a observé un comportement ductile en flexion sous les chargements monotoniques et cycliques, jusqu'à une ductilité en déplacement de 4.0, comme prévu par les codes. A ce niveau de déformation, les déformations inélastiques de cisaillement dans la rotule plastique correspondaient à environ 20% de la déformation totale.