Analyses numérique et expérimentale du comportement sismique des contreventements berçants gravitaires en acier

The implementation of rocking systems is considered as an efficient way to design resilient buildings or to retrofit seismically deficient ones, as it reduces the amount of lateral seismic forces applied to the building. In a controlled-rocking braced frame system, the columns of the braced frames are designed to uplift from their foundations. Re-centring capacity of the building may be provided by adding vertical post-tensioning elements, the gravity loads supported by the braced frames or by a combination of these elements. When the self-centring capacity is solely conferred by the tributary gravity loads of the frames, these systems are referred to as gravity-controlled rocking braced frames. However, the uplift of the braced frames induces the uplift of the floor framing systems, which represent a significant mass moving vertically. Vertical modes of vibration of the structure are hence activated, and thus significantly modifying the overall seismic behaviour of the rocking braced frame structures. This thesis is consequently devoted to the study of the seismic behaviour of gravity-controlled rocking braced frames, with focus to the influence of the movement of the vertical masses.

Résumé

Cette thèse porte sur le comportement sismique de structures en acier contreventées par l'utilisation de cadres berçants gravitaires. En particulier, elle porte sur les conséquences que l'utilisation de contreventements berçants gravitaires peut avoir sur la réponse sismique des structures ainsi dimensionnées. L'utilisation de contreventements berçants gravitaires est une méthode de conception parasismique relativement récente qui consiste à laisser les colonnes de la baie contreventée se soulever de leurs fondations lorsque la structure est sollicitée par un tremblement de terre. Ce faisant, les efforts de cisaillement induits par le séisme transmis aux membrures de la structure sont réduits. Le recentrage de la structure est assuré par l'action des charges gravitaires supportées par le cadre. Cependant, le soulèvement de ces charges gravitaires lors des phases de bercement mobilise verticalement d'importantes masses, qui activent de fait des modes de vibration verticaux de la structure contreventée, modifiant ainsi la réponse sismique de la structure. Dans ce contexte, cette thèse se consacre à l'étude de l'effet de l'activation des modes verticaux sur la réponse sismique des structures contreventées par cadres berçants gravitaires.