RAPPORT DrsquoETUDE

COMPORTEMENT PARASISMIQUE

DES MURS OSSATURE BOIS SISMOB3 ndash PHASE 2

Demandeur(s) de leacutetude

Direction de lrsquoHabitat de lrsquoUrbanisme et des Paysag es Arche de la Deacutefense ndash Arche Sud

FR-92055 Paris La Deacutefense Cedex 04

CODIFAB 28 bis Avenue Daumesnil - 75012 paris

Auteur Veacuterificateur(s) Version Date

Carole FAYE (FCBA)

Carole FAYE (FCBA)

Serge LE NEVE (FCBA) Freacutedeacuteric STAAT (FCBA) Freacutedeacuteric SIMON (FCBA)

Steacutephane HAMEURY (CSTB)

10

10

10

10

20

21122012

21122012

31122012

21022013

050413

2

Carole FAYE Pocircle Industrie Bois Construction Service Etudes et Recherche

Institut Technologique FCBA Alleacutee de Boutaut ndash BP 227 33 028 Bordeaux Cedex 0556436303 carolefayefcbafr wwwfcbafr

Steacutephane HAMEURY Chef Adjoint de la Division Valorisation des Technologies Innovantes Deacutepartement Seacutecuriteacute Structure et Feu Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment 84 avenue Jean Jauregraves - Champs-sur-Marne FR-77447 Marne-la-Valleacutee Cedex 2 0161448052 stephanehameurycstbfr wwwcstbfr

3

SOMMAIRE 1 Introduction4

11 Contexte de lrsquoeacutetude4 12 Objectif de lrsquoeacutetude4 13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude 5

2 Comportement dynamique drsquoelements de murs a ossature bois 6

21 Configurations testeacutees6 22 Protocole expeacuterimental8 23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q 10 24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement 11 25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante13 26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 20 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP1025 28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 28 29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs 29 210 Evaluation du coefficient de comportement q34

3 Essais cycliques sur elements de mur38

31 Protocole drsquoessai cyclique 38 32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 1241 33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 44 34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P1646 35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-148 36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques 49

4 Conclusion Geacuteneacuterale 51 5 Bibliographie53 6 Annexe 1 Deacutetermination PGAEC8q=1 pour chacune des configurations expeacuterimentales 55

4

1 INTRODUCTION 11 Contexte de lrsquoeacutetude Dans le cadre des politiques de soutien au deacuteveloppement des mateacuteriaux bio-sourceacutes dans le bacirctiment les Pouvoirs Publics souhaitent recenser les actions potentielles de stimulation du deacuteveloppement drsquoune offre agrave base de solutions bois agrave lrsquoadresse des constructeurs et des industriels tant sur le champ du neuf que pour celui de la reacutenovation Cette orientation volontariste coheacuterente avec les conclusions du Grenelle de lrsquoenvironnement se heurte agrave un eacutetat des pratiques largement en faveur des solutions beacuteton et maccedilonnerie Dans ce contexte la Direction de lHabitat de lUrbanisme et des Paysages a confieacute au CSTB et agrave lrsquoInstitut Technologique FCBA en 2009 un programme deacutetude pour identifier les obstacles reacuteglementaires et normatifs en France agrave lrsquousage du bois construction Ce programme drsquoeacutetude a abouti agrave la publication drsquoun rapport en juin 2009 (httpwwwlogementgouvfrIMGpdfRapport_Obstacles_Bois_construction_cle2527d1pdf) Ce rapport propose un faisceau drsquoactions susceptibles de nourrir lrsquoengagement de lrsquoEacutetat transcrit dans lrsquoarticle 29 de la loi de programme des engagements du Grenelle Environnement ou laquo Grenelle 1 raquo engagement visant entre autre laquo agrave adapter les normes de construction agrave lrsquousage du bois [hellip] raquo Une des actions recenseacutees SISMOB vise plus particuliegraverement agrave mieux appreacutehender le comportement en situation sismique des ouvrages agrave ossature bois 12 Objectif de lrsquoeacutetude Les objectifs de cette eacutetude sont

- drsquoune part drsquoestimer agrave partir drsquoessais dynamiques le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur pour lesquels il nrsquoexiste pas dans lrsquoEC8 de regravegles de moyens permettant de leur affecter un comportement dissipatif (classe MDL ou HDL) Ainsi agrave lrsquoheure actuelle la valeur de q=15 est affecteacutee par deacutefaut agrave ces structures car lrsquoutilisation des murs OSB nrsquoest pas mentionneacutee dans lrsquoEC8 A des fins de comparaison des murs agrave panneaux en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm et en panneaux de particules de 16 mm ont eacuteteacute eacutegalement testeacutes La modeacutelisation des essais dynamiques permet de justifier le choix des acceacuteleacuterogrammes utiliseacutes lors des essais Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 1

5

- et drsquoautre part de valider ou non le critegravere en eacutenergie deacutefini dans lrsquoeacutetude preacuteceacutedente

SiSMOB 3 phase 1 [8] baseacute sur des essais cycliques agrave lrsquoeacutechelle des murs Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 2

13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude LrsquoInstitut Technologique FCBA et le CSTB ont œuvreacute en compleacutementariteacute sur 2011 et 2012 pour mener agrave terme cette eacutetude La preacutesente eacutetude a eacuteteacute meneacutee par les personnes suivantes

LInstitut Technologique Forecirct Cellulose Bois-construction Ameublement (FCBA) repreacutesenteacute par Mme Carole FAYE M Laurent LEMAGOROU M Jean-Charles DUCCINI amp M Patrice GARCIA

Le Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment (CSTB) repreacutesenteacute par M Cleacutement BOUDAUD amp M Steacutephane HAMEURY

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

2

Carole FAYE Pocircle Industrie Bois Construction Service Etudes et Recherche

Institut Technologique FCBA Alleacutee de Boutaut ndash BP 227 33 028 Bordeaux Cedex 0556436303 carolefayefcbafr wwwfcbafr

Steacutephane HAMEURY Chef Adjoint de la Division Valorisation des Technologies Innovantes Deacutepartement Seacutecuriteacute Structure et Feu Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment 84 avenue Jean Jauregraves - Champs-sur-Marne FR-77447 Marne-la-Valleacutee Cedex 2 0161448052 stephanehameurycstbfr wwwcstbfr

3

SOMMAIRE 1 Introduction4

11 Contexte de lrsquoeacutetude4 12 Objectif de lrsquoeacutetude4 13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude 5

2 Comportement dynamique drsquoelements de murs a ossature bois 6

21 Configurations testeacutees6 22 Protocole expeacuterimental8 23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q 10 24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement 11 25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante13 26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 20 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP1025 28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 28 29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs 29 210 Evaluation du coefficient de comportement q34

3 Essais cycliques sur elements de mur38

31 Protocole drsquoessai cyclique 38 32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 1241 33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 44 34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P1646 35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-148 36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques 49

4 Conclusion Geacuteneacuterale 51 5 Bibliographie53 6 Annexe 1 Deacutetermination PGAEC8q=1 pour chacune des configurations expeacuterimentales 55

4

1 INTRODUCTION 11 Contexte de lrsquoeacutetude Dans le cadre des politiques de soutien au deacuteveloppement des mateacuteriaux bio-sourceacutes dans le bacirctiment les Pouvoirs Publics souhaitent recenser les actions potentielles de stimulation du deacuteveloppement drsquoune offre agrave base de solutions bois agrave lrsquoadresse des constructeurs et des industriels tant sur le champ du neuf que pour celui de la reacutenovation Cette orientation volontariste coheacuterente avec les conclusions du Grenelle de lrsquoenvironnement se heurte agrave un eacutetat des pratiques largement en faveur des solutions beacuteton et maccedilonnerie Dans ce contexte la Direction de lHabitat de lUrbanisme et des Paysages a confieacute au CSTB et agrave lrsquoInstitut Technologique FCBA en 2009 un programme deacutetude pour identifier les obstacles reacuteglementaires et normatifs en France agrave lrsquousage du bois construction Ce programme drsquoeacutetude a abouti agrave la publication drsquoun rapport en juin 2009 (httpwwwlogementgouvfrIMGpdfRapport_Obstacles_Bois_construction_cle2527d1pdf) Ce rapport propose un faisceau drsquoactions susceptibles de nourrir lrsquoengagement de lrsquoEacutetat transcrit dans lrsquoarticle 29 de la loi de programme des engagements du Grenelle Environnement ou laquo Grenelle 1 raquo engagement visant entre autre laquo agrave adapter les normes de construction agrave lrsquousage du bois [hellip] raquo Une des actions recenseacutees SISMOB vise plus particuliegraverement agrave mieux appreacutehender le comportement en situation sismique des ouvrages agrave ossature bois 12 Objectif de lrsquoeacutetude Les objectifs de cette eacutetude sont

- drsquoune part drsquoestimer agrave partir drsquoessais dynamiques le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur pour lesquels il nrsquoexiste pas dans lrsquoEC8 de regravegles de moyens permettant de leur affecter un comportement dissipatif (classe MDL ou HDL) Ainsi agrave lrsquoheure actuelle la valeur de q=15 est affecteacutee par deacutefaut agrave ces structures car lrsquoutilisation des murs OSB nrsquoest pas mentionneacutee dans lrsquoEC8 A des fins de comparaison des murs agrave panneaux en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm et en panneaux de particules de 16 mm ont eacuteteacute eacutegalement testeacutes La modeacutelisation des essais dynamiques permet de justifier le choix des acceacuteleacuterogrammes utiliseacutes lors des essais Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 1

5

- et drsquoautre part de valider ou non le critegravere en eacutenergie deacutefini dans lrsquoeacutetude preacuteceacutedente

SiSMOB 3 phase 1 [8] baseacute sur des essais cycliques agrave lrsquoeacutechelle des murs Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 2

13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude LrsquoInstitut Technologique FCBA et le CSTB ont œuvreacute en compleacutementariteacute sur 2011 et 2012 pour mener agrave terme cette eacutetude La preacutesente eacutetude a eacuteteacute meneacutee par les personnes suivantes

LInstitut Technologique Forecirct Cellulose Bois-construction Ameublement (FCBA) repreacutesenteacute par Mme Carole FAYE M Laurent LEMAGOROU M Jean-Charles DUCCINI amp M Patrice GARCIA

Le Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment (CSTB) repreacutesenteacute par M Cleacutement BOUDAUD amp M Steacutephane HAMEURY

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

3

SOMMAIRE 1 Introduction4

11 Contexte de lrsquoeacutetude4 12 Objectif de lrsquoeacutetude4 13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude 5

2 Comportement dynamique drsquoelements de murs a ossature bois 6

21 Configurations testeacutees6 22 Protocole expeacuterimental8 23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q 10 24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement 11 25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante13 26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 20 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP1025 28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 28 29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs 29 210 Evaluation du coefficient de comportement q34

3 Essais cycliques sur elements de mur38

31 Protocole drsquoessai cyclique 38 32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 1241 33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 44 34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P1646 35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-148 36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques 49

4 Conclusion Geacuteneacuterale 51 5 Bibliographie53 6 Annexe 1 Deacutetermination PGAEC8q=1 pour chacune des configurations expeacuterimentales 55

4

1 INTRODUCTION 11 Contexte de lrsquoeacutetude Dans le cadre des politiques de soutien au deacuteveloppement des mateacuteriaux bio-sourceacutes dans le bacirctiment les Pouvoirs Publics souhaitent recenser les actions potentielles de stimulation du deacuteveloppement drsquoune offre agrave base de solutions bois agrave lrsquoadresse des constructeurs et des industriels tant sur le champ du neuf que pour celui de la reacutenovation Cette orientation volontariste coheacuterente avec les conclusions du Grenelle de lrsquoenvironnement se heurte agrave un eacutetat des pratiques largement en faveur des solutions beacuteton et maccedilonnerie Dans ce contexte la Direction de lHabitat de lUrbanisme et des Paysages a confieacute au CSTB et agrave lrsquoInstitut Technologique FCBA en 2009 un programme deacutetude pour identifier les obstacles reacuteglementaires et normatifs en France agrave lrsquousage du bois construction Ce programme drsquoeacutetude a abouti agrave la publication drsquoun rapport en juin 2009 (httpwwwlogementgouvfrIMGpdfRapport_Obstacles_Bois_construction_cle2527d1pdf) Ce rapport propose un faisceau drsquoactions susceptibles de nourrir lrsquoengagement de lrsquoEacutetat transcrit dans lrsquoarticle 29 de la loi de programme des engagements du Grenelle Environnement ou laquo Grenelle 1 raquo engagement visant entre autre laquo agrave adapter les normes de construction agrave lrsquousage du bois [hellip] raquo Une des actions recenseacutees SISMOB vise plus particuliegraverement agrave mieux appreacutehender le comportement en situation sismique des ouvrages agrave ossature bois 12 Objectif de lrsquoeacutetude Les objectifs de cette eacutetude sont

- drsquoune part drsquoestimer agrave partir drsquoessais dynamiques le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur pour lesquels il nrsquoexiste pas dans lrsquoEC8 de regravegles de moyens permettant de leur affecter un comportement dissipatif (classe MDL ou HDL) Ainsi agrave lrsquoheure actuelle la valeur de q=15 est affecteacutee par deacutefaut agrave ces structures car lrsquoutilisation des murs OSB nrsquoest pas mentionneacutee dans lrsquoEC8 A des fins de comparaison des murs agrave panneaux en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm et en panneaux de particules de 16 mm ont eacuteteacute eacutegalement testeacutes La modeacutelisation des essais dynamiques permet de justifier le choix des acceacuteleacuterogrammes utiliseacutes lors des essais Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 1

5

- et drsquoautre part de valider ou non le critegravere en eacutenergie deacutefini dans lrsquoeacutetude preacuteceacutedente

SiSMOB 3 phase 1 [8] baseacute sur des essais cycliques agrave lrsquoeacutechelle des murs Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 2

13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude LrsquoInstitut Technologique FCBA et le CSTB ont œuvreacute en compleacutementariteacute sur 2011 et 2012 pour mener agrave terme cette eacutetude La preacutesente eacutetude a eacuteteacute meneacutee par les personnes suivantes

LInstitut Technologique Forecirct Cellulose Bois-construction Ameublement (FCBA) repreacutesenteacute par Mme Carole FAYE M Laurent LEMAGOROU M Jean-Charles DUCCINI amp M Patrice GARCIA

Le Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment (CSTB) repreacutesenteacute par M Cleacutement BOUDAUD amp M Steacutephane HAMEURY

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

4

1 INTRODUCTION 11 Contexte de lrsquoeacutetude Dans le cadre des politiques de soutien au deacuteveloppement des mateacuteriaux bio-sourceacutes dans le bacirctiment les Pouvoirs Publics souhaitent recenser les actions potentielles de stimulation du deacuteveloppement drsquoune offre agrave base de solutions bois agrave lrsquoadresse des constructeurs et des industriels tant sur le champ du neuf que pour celui de la reacutenovation Cette orientation volontariste coheacuterente avec les conclusions du Grenelle de lrsquoenvironnement se heurte agrave un eacutetat des pratiques largement en faveur des solutions beacuteton et maccedilonnerie Dans ce contexte la Direction de lHabitat de lUrbanisme et des Paysages a confieacute au CSTB et agrave lrsquoInstitut Technologique FCBA en 2009 un programme deacutetude pour identifier les obstacles reacuteglementaires et normatifs en France agrave lrsquousage du bois construction Ce programme drsquoeacutetude a abouti agrave la publication drsquoun rapport en juin 2009 (httpwwwlogementgouvfrIMGpdfRapport_Obstacles_Bois_construction_cle2527d1pdf) Ce rapport propose un faisceau drsquoactions susceptibles de nourrir lrsquoengagement de lrsquoEacutetat transcrit dans lrsquoarticle 29 de la loi de programme des engagements du Grenelle Environnement ou laquo Grenelle 1 raquo engagement visant entre autre laquo agrave adapter les normes de construction agrave lrsquousage du bois [hellip] raquo Une des actions recenseacutees SISMOB vise plus particuliegraverement agrave mieux appreacutehender le comportement en situation sismique des ouvrages agrave ossature bois 12 Objectif de lrsquoeacutetude Les objectifs de cette eacutetude sont

- drsquoune part drsquoestimer agrave partir drsquoessais dynamiques le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur pour lesquels il nrsquoexiste pas dans lrsquoEC8 de regravegles de moyens permettant de leur affecter un comportement dissipatif (classe MDL ou HDL) Ainsi agrave lrsquoheure actuelle la valeur de q=15 est affecteacutee par deacutefaut agrave ces structures car lrsquoutilisation des murs OSB nrsquoest pas mentionneacutee dans lrsquoEC8 A des fins de comparaison des murs agrave panneaux en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm et en panneaux de particules de 16 mm ont eacuteteacute eacutegalement testeacutes La modeacutelisation des essais dynamiques permet de justifier le choix des acceacuteleacuterogrammes utiliseacutes lors des essais Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 1

5

- et drsquoautre part de valider ou non le critegravere en eacutenergie deacutefini dans lrsquoeacutetude preacuteceacutedente

SiSMOB 3 phase 1 [8] baseacute sur des essais cycliques agrave lrsquoeacutechelle des murs Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 2

13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude LrsquoInstitut Technologique FCBA et le CSTB ont œuvreacute en compleacutementariteacute sur 2011 et 2012 pour mener agrave terme cette eacutetude La preacutesente eacutetude a eacuteteacute meneacutee par les personnes suivantes

LInstitut Technologique Forecirct Cellulose Bois-construction Ameublement (FCBA) repreacutesenteacute par Mme Carole FAYE M Laurent LEMAGOROU M Jean-Charles DUCCINI amp M Patrice GARCIA

Le Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment (CSTB) repreacutesenteacute par M Cleacutement BOUDAUD amp M Steacutephane HAMEURY

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

5

- et drsquoautre part de valider ou non le critegravere en eacutenergie deacutefini dans lrsquoeacutetude preacuteceacutedente

SiSMOB 3 phase 1 [8] baseacute sur des essais cycliques agrave lrsquoeacutechelle des murs Ce travail est preacutesenteacute en chapitre 2

13 Contributions et partenaires de lrsquoeacutetude LrsquoInstitut Technologique FCBA et le CSTB ont œuvreacute en compleacutementariteacute sur 2011 et 2012 pour mener agrave terme cette eacutetude La preacutesente eacutetude a eacuteteacute meneacutee par les personnes suivantes

LInstitut Technologique Forecirct Cellulose Bois-construction Ameublement (FCBA) repreacutesenteacute par Mme Carole FAYE M Laurent LEMAGOROU M Jean-Charles DUCCINI amp M Patrice GARCIA

Le Centre Scientifique et Technique du Bacirctiment (CSTB) repreacutesenteacute par M Cleacutement BOUDAUD amp M Steacutephane HAMEURY

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

6

2 COMPORTEMENT DYNAMIQUE DrsquoELEMENTS DE MURS A OSSATURE BOIS Ce chapitre eacutetudie le comportement dynamique drsquoeacuteleacutements de murs agrave ossature bois pour trois types de voile travaillant (OSB contreplaqueacute et panneaux de particules) afin drsquoestimer un coefficient de comportement q pour les voiles en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (cf sect210) Cette estimation du coefficient q est baseacutee sur le couplage entre

- des essais sur table vibrante drsquoeacuteleacutements de murs pour 3 seacuteismes Les reacutesultats sont preacutesenteacutes en sect26 sect27 sect28 respectivement pour les voiles en OSB contreplaqueacute et panneaux de particules

- une modeacutelisation de ces essais dynamiques pour la configuration OSB pour drsquoautres seacuteismes afin drsquoeacutevaluer la nociviteacute des seacuteismes retenus pour les essais Ce travail est preacutesenteacute en sect29

Au preacutealable sont preacutesenteacutees

- en sect21 les configurations de murs testeacutees sur table vibrante - en sect22 le protocole expeacuterimental des essais sur table vibrante pour lesquels il

nrsquoexiste pas drsquoessais normaliseacutes - en sect23 et sect24 la proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q et

le critegravere de non effondrement proposeacutes pour les eacuteleacutements de murs testeacutes - en sect25 la proceacutedure de choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table

vibrante 21 Configurations testeacutees Des eacuteleacutements de murs de dimensions 24mtimes24m (cf Figure 1) ont eacuteteacute testeacutes pour les trois configurations de panneaux conformes agrave la norme NF EN 13986 suivantes

- configuration 1 panneaux de contreplaqueacute (okoumeacute) drsquoeacutepaisseur 10 mm - configuration 2 panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm - configuration 3 panneaux drsquoOSB drsquoeacutepaisseur 12 mm Les configurations 1 et 2 ont eacuteteacute choisies afin de suivre les regravegles de moyens suivantes donneacutees par lrsquoEN 1998-1-1 (sect82(4)) permettant de leur affecter au sens de lrsquoEurocode 8 un comportement de structure dissipative

a) les panneaux de particules ont une masse volumique drsquoau moins 650 kgm3 b) les panneaux en contreplaqueacute ont une eacutepaisseur drsquoau moins 9 mm c) les panneaux de particules ou de fibres ont une eacutepaisseur drsquoau moins 13 mm

En revanche aucune regravegle de moyens nrsquoexiste pour les panneaux OSB alors qursquoils repreacutesentent environ 80 du marcheacute franccedilais de la maison agrave ossature bois Ainsi un panneau drsquoeacutepaisseur de 12 mm a eacuteteacute retenu car crsquoest une configuration communeacutement utiliseacutee en zone sismique

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

7

De plus lrsquoEN 1998-1 (sect83 (4b)) impose les dispositions suivantes

bull le diamegravetre maximum d des organes de fixation est de 31 mm bull lrsquoeacutepaisseur minimum du panneau est de 4d

Afin de respecter ces dispositions les panneaux sont fixeacutes sur les montants par des pointes non lisses (anneleacutees) empty25 x 50 mm marqueacutees CE selon la norme NF EN 14 592 Par ailleurs lrsquoensemble des murs preacutesente les caracteacuteristiques communes suivantes

bull lrsquoentraxe des pointes est de 150 mm pour les rives et de 300 mm au centre bull lrsquoossature est en Sapin Eacutepiceacutea de section 45 x 145 mm2 Les montants de qualiteacute C24

sont espaceacutes drsquoun entraxe de 600 mm Les assemblages entre les montants et les traverses sont reacutealiseacutes par 4 pointes anneleacutees empty32 x 90 mm

bull le mur est fixeacute agrave la dalle drsquoessai ou sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute ainsi les montants drsquoextreacutemiteacute sont ancreacutes conformeacutement agrave lrsquoEC5

Le choix de ces 3 configurations a eacuteteacute valideacute par les professionnels de la FIBC de la CAPEB et de la FFB lors drsquoune reacuteunion du Comiteacute Technique de lrsquoeacutetude le 3 deacutecembre 2010

Figure 1 Deacutetail des murs drsquoessai montants exteacuterieurs en 13 et 5 montants centraux en 2

et 4

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

8

22 Protocole expeacuterimental

Le montage expeacuterimental (cf Figure 2) a eacuteteacute eacutetabli afin de repreacutesenter au mieux les conditions reacuteelles de sollicitations dynamiques drsquoeacuteleacutements de murs

- la charge verticale est poseacutee directement sur le mur sans bridage vertical afin que les rotations des murs dans le plan ne soient pas bloqueacutees

- selon les essais la charge verticale est de 15 tonne ou de 2 tonnes Ce niveau de charge repreacutesente la masse agrave supporter par les murs pour un dimensionnement au seacuteisme dans le cas drsquoun bacirctiment drsquohabitation usuel en R+1 (soit entre 625kgml et 830kgml)

- le mur est fixeacute sur la table vibrante par 4 tiges fileteacutees de diamegravetre 12 mm avec eacutecrous entre chaque montant et 2 eacutequerres Simpson AH2905502 et rondelles US405010G-B au droit des deux montants drsquoextreacutemiteacute

- un systegraveme de deux rails drsquoacier est mis en place pour eacuteviter la chute de la masse verticale sur la table Afin de limiter les frottements lors des essais une bande de Teacuteflon recouvre les deux rails meacutetalliques De plus afin drsquoeacuteviter tout choc transverse et de se placer dans des conditions drsquoessai reproductibles un espacement constant de 5 mm entre le mur et la surface de la bande de Teacuteflon est laisseacute pour chaque essai Un essai effectueacute avec un espacement de 1 mm a permis de veacuterifier que lrsquoimpact du frottement sur les deacuteplacements des murs eacutetait neacutegligeable car infeacuterieur agrave lrsquoerreur sur la mesure

- la table sollicite les murs de faccedilon unidirectionnelle parallegravelement agrave leur plan

Figure 2 Deacutetails du dispositif expeacuterimental

La proceacutedure drsquoessai suit les eacutetapes suivantes

(a) le montage du mur sur la table

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

9

(b) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la freacutequence et les deacuteformeacutees modales initiales agrave partir drsquoune analyse modale expeacuterimentale et la FRF1 entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(c) la sollicitation du mur par le seacuteisme agrave son niveau drsquoorigine afin de deacuteterminer le deacuteplacement en tecircte du mur ainsi que les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur

(d) la sollicitation du mur par un bruit blanc de bas niveau pour deacuteterminer la FRF entre les acceacuteleacuterations en tecircte et en pied du mur suite au seacuteisme preacuteceacutedent

(e) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau amplifieacute tel que le mur atteigne (sans la deacutepasser) la limite de non effondrement

(f) idem agrave lrsquoeacutetape (d) afin drsquoeacutetudier lrsquoeacutevolution de la structure suite au seacuteisme de lrsquoeacutetape preacuteceacutedente

(g) idem agrave lrsquoeacutetape (c) afin de srsquoassurer que le mur est en capaciteacute de supporter agrave nouveau un seacuteisme sans srsquoeffondrer

(h) idem agrave lrsquoeacutetape (d)

(i) idem agrave lrsquoeacutetape (c) mais pour le seacuteisme agrave un niveau maximal correspondant aux limites de la table vibrante

Lrsquoeacutetape (c) nrsquoa pas eacuteteacute meneacutee systeacutematiquement Pour chaque configuration de murs au minimum 3 essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes correspondant aux trois seacuteismes retenus Pour la configuration relative agrave lrsquoOSB des essais suppleacutementaires ont eacuteteacute meneacutes pour veacuterifier la reproductibiliteacute des essais et lrsquoinfluence de la charge verticale (15 ou 2 tonnes)

Le choix des acceacuteleacuterogrammes pour ces essais sur tables vibrante est deacutetailleacute en sect 25

Le positionnement des capteurs pour les essais sismiques (Murs 9 agrave 21) est le suivant - le positionnement des acceacuteleacuteromegravetres est preacutesenteacute sur la Figure 3 les acceacuteleacuteromegravetres 6 et 7 permettent drsquoeacutetudier lrsquoamplification du seacuteisme due au mur Les acceacuteleacuteromegravetres 1 et 5 permettent drsquoestimer le soulegravevement des murs lors des essais - la mesure du deacuteplacement longitudinal des murs a eacuteteacute faite par diffeacuterence entre la mesure du capteur agrave fil fixeacute agrave mi-longueur de la lisse haute du mur par rapport agrave une reacutefeacuterence lieacutee au sol et la mesure du capteur LVDT du veacuterin sismique (deacuteplacement de la table)

Pour les analyses modales expeacuterimentales des acceacuteleacuteromegravetres 2 axes sont positionneacutes agrave chaque nœud du modegravele

1 FRF la Fonction de Reacuteponse en Freacutequence est la repreacutesentation freacutequentielle du rapport entre lrsquoacceacuteleacuteration du faitage sur celle de la table lors de sollicitation sismique

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

10

Figure 3 Positionnement des acceacuteleacuteromegravetres et des capteurs de deacuteplacements lors des

essais sismiques (Murs 9 agrave 21)

23 Proceacutedure de deacutetermination du coefficient de comportement q

Lrsquoobjectif eacutetant drsquoeacutevaluer le coefficient de comportement q permettant drsquoassurer le critegravere de non effondrement pour une structure dimensionneacutee selon lrsquoEN 1998-1 le coefficient proposeacute sera donc associeacute agrave lrsquoEN 1998-1

La valeur du coefficient de comportement q pour une structure correspond agrave la valeur

caracteacuteristique deacutetermineacutee agrave partir des valeurs qseacuteisme i obtenues sur un nombre significatif de seacuteismes Chaque valeur qseacuteisme i associeacutee au seacuteisme i est elle-mecircme deacutetermineacutee agrave partir de PGAEC8q=1 (cf eacutetape 1) qui est lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une valeur de q=1 donc baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Autrement dit le coefficient de comportement q correspond au rapport de lrsquoacceacuteleacuteration caracteacuteristique que peut reacuteellement supporter la structure sans effondrement sur lrsquoacceacuteleacuteration deacutetermineacutee par un dimensionnement fait selon lrsquoEN 1998-1 elle-mecircme baseacutee sur la valeur caracteacuteristique de la reacutesistance des murs selon lrsquoEC5

Crsquoest la deacutemarche reacutecemment proposeacutee dans les articles scientifiques relatifs aux structures bois [10] et [11]

Ainsi la deacutemarche geacuteneacuterale pour deacuteterminer la valeur qi associeacutee agrave un signal sismique i se

fait selon les quatre eacutetapes principales suivantes

Etape (1) deacutetermination par calcul du PGA2EC8q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un

taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement meneacute selon lrsquoEN 1998-1 avec une

2 PGA Peak Ground Acceleration

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

11

valeur de q=1 Pour chacune des 3 configurations de murs le calcul de PGAEC8q=1 est

preacutesenteacute en Annexe 1

Etape (2) deacutetermination par voie drsquoessais du PGAseacuteisme inon_effondrement pic drsquoacceacuteleacuteration du

sol correspondant agrave une amplification du signal sismique i pour atteindre la limite de non

effondrement de la structure La deacutetermination du critegravere de la limite de non effondrement est

proposeacutee en sect 24

Etape (3) pour le seacuteisme i calcul de 1q EC8

nteffondremenon i seacuteismei PGA

PGA

=

=seacuteismeq

Pour calculer qseacuteisme i pour un nombre significatif de seacuteismes la modeacutelisation du

comportement dynamique non lineacuteaire par eacuteleacutements finis est geacuteneacuteralement utiliseacutee

Etape(4) estimation de q agrave partir de la valeur caracteacuteristique des valeurs qseacuteisme i

Dans cette eacutetude la valeur caracteacuteristique de q nrsquoa pas pu ecirctre directement deacutetermineacutee agrave partir drsquoun nombre significatif de valeurs qseacuteisme i car la modeacutelisation nrsquoavait pas un niveau de fiabiliteacute suffisant (cf sect 29) pour deacuteterminer les valeurs de deacuteplacements en tecircte de mur En revanche la modeacutelisation a permis de montrer que le seacuteisme dit lointain utiliseacute lors des essais eacutetait lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude

24 Deacutetermination du critegravere de non effondrement Selon lrsquoEC8 (sect21) les exigences fondamentales agrave respecter pour les structures en zones sismiques sont

(1) lrsquoexigence de limitation des dommages la structure doit ecirctre conccedilue et construite pour reacutesister agrave des actions sismiques preacutesentant une probabiliteacute de se produire plus importante que les actions sismiques de calcul sans qursquoapparaissent des dommages et des limitations drsquoexploitation dont le coucirct serait disproportionneacute par rapport agrave celui de la structure Dans le cadre de notre eacutetude qui consiste agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q et non agrave reacutealiser un dimensionnement cette exigence nrsquoest pas agrave prendre en compte

(2) lrsquoexigence de non effondrement la structure doit ecirctre conccedilue et construite de maniegravere agrave reacutesister aux actions sismiques de calcul sans effondrement local ou geacuteneacuteral

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

12

conservant ainsi son inteacutegriteacute structurale et une capaciteacute portante reacutesiduelle apregraves lrsquoeacutevegravenement sismique Concernant les structures en bois agrave comportement dissipatif on prend en compte la capaciteacute des zones dissipatives de la structure agrave reacutesister aux actions sismiques au-delagrave de leur domaine eacutelastique ie jusqursquoagrave une reacuteduction de 20 de la capaciteacute reacutesistante

Pour respecter cette exigence de non effondrement nous deacutefinissons une limite en deacuteplacement telle que le deacuteplacement maximal autoriseacute en tecircte de mur correspond agrave une chute de 10 de lrsquoeffort maximal sur la courbe enveloppe des essais cycliques meneacutes agrave lrsquoeacutechelle des murs chargeacutes selon la norme ISO 21 581 2010 ou ATSM E2126-2008 Le fait de consideacuterer une reacuteduction de 10 donne une marge de seacutecuriteacute par rapport au 20 admis par lrsquoEC8 Le Tableau 1 preacutesente pour les trois configurations de panneaux

- la valeur maximale de lrsquoeffort Fmax - et les valeurs de deacuteplacement VFmax V90Fmax V80Fmax obtenues respectivement

pour les 3 niveaux drsquoeffort Fmax 90Fmax 80Fmax agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques reacutealiseacutes sur des murs avec un chargement vertical total de 15T Les courbes enveloppes des essais cycliques sont preacutesenteacutees en sect 32 33 34 respectivement pour les murs OSB12 CP10 et P16 Par ailleurs afin drsquoeacuteviter toute instabiliteacute geacuteomeacutetrique (de second ordre) de la structure nous limitons le deacuteplacement entre eacutetages agrave 60 mm

Fmax (kN)

VFmax

(mm) V90Fmax (mm)

V80Fmax (mm)

OSB12 15T ISO 21 581 124 34 51 59

OSB12 15T ISO 21 581 140 35 54 61

P16 15T ISO 21 581 220 63 66 69

P16 15T ISO 21 581 222 63 67 71

CP10 15T ISO 21 581 208 45 54 64

CP10 15T ISO 21 581 222 44 56 62

Tableau 1 Effort maximal et deacuteplacements correspondant agrave Fmax 90Fmax 80Fmax

obtenus agrave partir de la courbe enveloppe des essais cycliques pour les 3 configurations de murs

eacutetudieacutes

Ainsi la limite de non effondrement correspond aux deacuteplacements horizontaux en tecircte de mur limites suivants

- 51 mm3 pour les murs avec panneaux OSB en 12 mm - 54 mm4 pour les murs avec panneaux de contre plaqueacute en 10 mm

3 pour indication 51mm= 0021 H 4 pour indication 54mm= 0022 H

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

13

- 60 mm5 pour les murs avec panneaux de particules en 16 mm Egalement afin de veacuterifier que le panneau conserve une capaciteacute reacutesiduelle nous le soumettrons agrave un nouveau seacuteisme

25 Choix des acceacuteleacuterogrammes pour les essais sur table vibrante Trois signaux drsquoentreacutee ont eacuteteacute utiliseacutes pour mener les essais sur table vibrante Lrsquoun drsquoentre eux correspond au seacuteisme de lrsquoAquila (reacutefeacuterenceacute GX066y Italie en 2009) enregistreacute par la station V AternondashCentro Valle Il a eacuteteacute retenu car il a eacuteteacute utiliseacute dans une eacutetude scientifique [11] concernant eacutegalement la deacutetermination du coefficient q pour la construction bois De plus sa nociviteacute eacutetait supeacuterieure agrave la nociviteacute moyenne des seacuteismes utiliseacutes dans cette eacutetude Les deux autres signaux ont eacuteteacute choisis afin

- drsquoatteindre la limite de non effondrement des murs avant drsquoatteindre les limites physiques de la table (deplmax = +- 10cm et accmax = 35g)

- drsquoecirctre le plus nocif possible pour la structure afin que lrsquoeacutevaluation du coefficient q se fasse sur la base drsquoune valeur PGAseacuteismeinon_effondrement consideacutereacutee comme caracteacuteristique

- drsquoecirctre repreacutesentatif de lrsquoaleacutea sismique fort et modeacutereacute en France Nous deacuteterminerons la nociviteacute des seacuteismes sur la base de la Densiteacute Spectrale drsquoEnergie (DSE) qui repreacutesente lrsquoeacutenergie du signal agrave une freacutequence donneacutee Elle est le module au carreacute de la Transformeacutee de Fourier de lrsquoacceacuteleacuterogramme par freacutequence

Il est agrave noter que lors du choix des acceacuteleacuterogrammes la modeacutelisation preacutesentait certains reacutesultats incoheacuterents avec les analyses en eacutenergie ci-dessous De ce fait les seacuteismes ont eacuteteacute retenus via lrsquoanalyse en eacutenergie et leur nociviteacute a eacuteteacute veacuterifieacutee a posteriori par la modeacutelisation (cf paragraphe 28)

Les bases de donneacutees de seacuteismes utiliseacutees correspondent - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenarios Guadeloupe lointain (cf Tableau 2) et proche (cf Tableau 3)) - agrave des seacuteismes reacuteels repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea moyen en France seacutelectionneacutes par le BRGM (sceacutenario Lourdes (cf Tableau 4))

5 pour indication 60mm=0025 H

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

14

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

004653

San Salvador-Unidad de

Salud Tonacatepeque

50 C 334

004655

Palacios 65 Zacatecoluca

(LaPaz) ndashHospital Santa

Teresa

58 B 392

009618 Kesennuma 68 B 389 009588 Ohfunato 74 A 382

009623 Toyosato 79 C 252

009589 Ichinoseki 79 B 326 009590 Mizusawa 83 C 357 009626 Ichinoseki 86 C 274

Seacuteisme dit lointain

Tohno 87 B 324

009622

Japon Miyagi 61

Furukawa 91 D 248 008547 Minakami 55 B 343 008548 Numata 71 B 361 008659

Niigata 65 Kanose 82 C 301

Tableau 2 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme lointain en Guadeloupe (Rh distance

hypocentrale Ms Magnitude)

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe

EC8

PGA ms 2

000587 Italie 1997 Umbria 39 Nocera Umbra 16 B 273

000829 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 42

Colfiorito-Casermette

2 C 379

006663 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43 Nocera Umbra 2 12 B 278

006643 Italie 1997 Umbria Marche

(reacuteplique) 43

Nocera Umbra-Biscontini

4 C 282

006440 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 43 LDEO C0375 16 A 336 000027 Genio-Civile 11 C 374 000029

Italie 1972 Ancona 46 Ancona-Rocca 11 B 397

006131 Gregravece 1988 Ionian 42 Lefkada-Hospital

12 C 270

006462 Duzce (reacuteplique) 45 LDEO C0375 14 A 298 006486

Gregravece 1999 Duzce (reacuteplique) 44 LDEO C0375 16 A 307

Tableau 3 Signaux retenus pour le sceacutenario de seacuteisme proche en Guadeloupe

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

15

identifiant acceacuteleacuterogramme Pays Anneacutee Nom du seacuteisme Ms Nom de la

Station Rh km

Sol de classe EC8

PGA ms 2

000042 Gregravece 1973 Ionian 58 Lefkada (OTE

building) 17 C 252

001313 Gregravece 1999 Ano Liosia 59 Athens 3 23 B 296 000122 Buia 15 C 226

000123 55 Forgaria

(Cornino) 19 B 231

000147

Italie 1976 Frioul

(reacuteplique) 60 San Rocco 16 B 229

000591 Colfiorito 8 D 253 000593

Italie 1997 Umbria Marche

(choc 1) 55

Nocera Umbra 15 B 299

000592 Italie 1997 Umbria Marche

(choc 2) 59 Colfiorito 8 D 204

006383 Turquie 1999 Izmit (reacuteplique) 58 Bahcecik (Seymen Kislasi)

21 B 300

008922 Japon 2004 Niigata-ken

Chuetsu (reacuteplique)

60 Shiozawa 32 C 229

G002 Californie 1979 Coyote lake 58 Gilroy array

2 14 C 207

ABIRD Donley - Birchdale

21 C 293

AING Californie 1987 Whittier Narrows 59

Inglewood - Union Oil 28 C 293

OPARK Californie 1991 Sierra Madre 57 La - Obregon

Park 32 C 224

Tableau 4 Signaux retenus pour le sceacutenario de Lourdes

Les figures 4 5 et 6 preacutesentent les DSE de lrsquoensemble des seacuteismes respectivement pour le sceacutenario de Guadeloupe lointain proche et de Lourdes Les DSE sont eacutetablies pour les seacuteismes normaliseacutes agrave un mecircme niveau drsquoacceacuteleacuteration soit 1g A des fins de comparaison les 3 seacuteismes GX066Y 4653ya et lointain apparaissent sur toutes les figures Pour le sceacutenario Guadeloupe lointain on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 9622xa 9623xa 9618xa 9626xa lointain et 4653ya Pour le sceacutenario Guadeloupe proche on constate que les seacuteismes lointain et 4653ya preacutesentent la DSE la plus eacuteleveacutee Pour le sceacutenario de Lourdes on constate que les seacuteismes preacutesentant la DSE la plus eacuteleveacutee sont les signaux 8922xa 0592xa 0122xa 6383xa lointain et 4653ya Ainsi la DSE a permis de retenir 9 signaux sur les 40 signaux initiaux Afin de finaliser le choix des 2 seacuteismes pour les essais nous avons deacutetermineacute la nociviteacute des 9 seacuteismes sur la base drsquoindicateurs geacuteneacuteraux du mouvement sismique selon une meacutethodologie proposeacute par le BRGM [12] Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le Tableau 5 montrent que les seacuteismes les plus nocifs et permettant de respecter les limites en deacuteplacements de la table sont les seacuteismes lointain (540) et le 4653ya (240)

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

16

Figure 4 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

lointain)

Guadeloupe Proche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2H

zs3

0027xa_1g0029xa_1g6131xa_1g0587xa_1g0829xa_1g6440xa_1g6462xa_1g6486xa_1g6643xa_1g6663xa_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 5 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea fort (sceacutenario Guadeloupe

proche)

DSE Guadeloupe Lointain

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freq (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

9626xa 1g9623xa 1g9622xa 1g9618xa 1g9592xa 1g9590xa 1g9589xa 1g9588xa 1g8659xa 1g8548xa 1g8547xa 1g4655xa 1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

17

Lourdes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Freacutequence (Hz)

DS

E m

sup2Hzs

3

0042xa_1g0122xa_1g0123xa_1g0147xa_1g0591xa_1g0592xa_1g0593xa_1g1313xa_1gaing_000_1gg002_050_1g6383xa_1g8922xa_1gabird090_1gopark_00_1g4653ya 1gGX066y_1gLointain_1g

Figure 6 Densiteacute Spectrale drsquoEnergie pour les seacuteismes drsquoaleacutea moyen (sceacutenario de Lourdes)

Indicateurs geacuteneacuteraux des acceacuteleacuterogrammes normaliseacutes agrave 1g

Acceacuteleacuteration maximale due agrave la

limite en deacuteplacement de la

table vibrante

Identifiant du seacuteisme Nom du seacuteisme

Intensiteacute (PGV)6

Al 7 (10-4ms)

CAV8 (cms)

Classement final

PGA correspondant agrave un PGD 9 de

10 cm

PGD (cm)

009623xa 000122xa 000592xa 006383xa 009626xa lointain xa 009618xa 008922xa 004653ya 009622xa

Miyagi Frioul

Umbria Marche Izmit

Miyagi Miyagi Miyagi

Niigata-ken-Chuetsu Palacios

Miyagi

663 751 762 750 667 654 709 726 703 689

111 001 51 675

113 869 107 326 242 137 266 299 241 705 143 983 169 034 249 309

2365 737 1825 1433 4428 4848 5204 1898 3461 4266

1 2 3 3 5 5 7 8 8 10

118g 098g 077g 042g 094g 106g 081g 067g 073g 058g

85 102 130 240 106 94 124 150 137 174

Tableau 5 Pour les seacuteismes normaliseacutes agrave 1g retenus sur la base de leur DSE indicateurs

geacuteneacuteraux et acceacuteleacuteration maximale due agrave la limite en deacuteplacement de la table vibrante 6 Intensiteacute en eacutechelle de Mercalli Modifieacutee convertie agrave partir de la valeur du PGV de lrsquoenregistrement de la magnitude et de la distance selon la loi de Tselentis et Danciu (2008) 7 Intensiteacute drsquoArias 8 Cumulative Absolute Velocity 9 Peak Ground Displacement

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

18

Ainsi les 3 signaux sismiques retenus pour les essais dynamiques sont le Lointain 4653ya GX066y dont les PGA respectifs sont 033g 024g et 056g Etant donneacute la limite en deacuteplacement de la table (+- 10 cm) lrsquoamplification des seacuteismes sera limiteacutee en fonction de leur PGD Ainsi lrsquoamplitude en acceacuteleacuteration maximale sera de 125 g pour le lointain 088g pour le 4653ya 18g pour lrsquoAquila Les signaux reacuteels temporels en acceacuteleacuteration et en deacuteplacement sont preacutesenteacutes sur les figures ci-dessous

Signal Lointain BRGM

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal Lointain BRGM

-04

-03

-02

-01

00

01

02

03

04

0 5 10 15 20 25 30

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 7 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme dit lointain (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Deacuteplacement 4653ya

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

0 10 20 30 40 50 60 70

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (m

)

Signal 4653ya

-03

-025

-02

-015

-01

-005

0

005

01

015

02

025

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temps (s)

Acc

eacuteleacuter

atio

n (g

)

Figure 8 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme 4653ya (sceacutenario

Guadeloupe lointain)

Signal GX066y

-004

-003

-002

-001

0

001

002

003

004

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Dep

lace

men

t (m

)

Signal GX066y

-080000000

-060000000

-040000000

-020000000

000000000

020000000

040000000

060000000

0 5 10 15 20 25

Temps (s)

Acc

eler

atio

n (g

)

Figure 9 signaux temporels en acceacuteleacuteration et deacuteplacement du seacuteisme de lrsquoAquila GX066y

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

19

Les courbes des figures 10 11 et 12 respectivement pour les seacuteismes lointains 4653ya et GX066y preacutesentent la comparaison des spectres de reacuteponse au choc (SRC) des signaux sismiques theacuteoriques envoyeacutes en consigne agrave la table (en noir) avec les signaux acceacuteleacuterations enregistreacutes sur la table chargeacutee de lrsquoeacuteprouvette drsquoessai (en rouge) On constate que pour tous signaux les SRC de la reacuteponse table+eacuteprouvette sont proches des SRC des signaux de consigne correspondants

- pour le seacuteisme lointain la SRC de la table+ eacuteprouvette est leacutegegraverement supeacuterieure agrave la consigne sur toute la bande des freacutequences

- pour le seacuteisme 4653ya le constat est le mecircme sauf au voisinage de 9 Hz - pour le seacuteisme de lrsquoAquila les SRC sont proches jusqursquoagrave 14Hz

SRC signal Lointain - Niveau 100

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

consigne Table chargeacutee 25Hz Figure 10 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme lointain agrave

033g

SRC signal 4653ya - 024g

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Consigne 4653 FILTRE 25HZ Figure 11 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme 4653ya agrave

024g

SRC - SIGNAL GX066y - Niveau 056g

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Hz

ms

sup2

Laquila table chargeacutee Filtre25Hz Consigne Figure 12 SRC de lrsquoacceacuteleacuteration de la table

et de la consigne pour le seacuteisme GX066y agrave

056g

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

20

26 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs OSB12 8 murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 6 preacutesente pour chacun des murs

- la freacutequence propre (colonne 2) de lrsquoeacuteleacutement de mur obtenue par lrsquoanalyse modale expeacuterimentale (cf eacutetape (b) deacutecrite ensect22)

- la charge verticale appliqueacutee lors de lrsquoessai (colonne 3) - la seacuterie des seacuteismes subis par le mur repreacutesenteacutes par la valeur maximale de

lrsquoacceacuteleacuteration de la consigne (colonne 5) conformeacutement au protocole expeacuterimental deacutetailleacute en sect 22

- ainsi que les deacuteplacements maximum obtenus pour chaque seacuteisme (colonne 6) (agrave partir du LVDT et du capteur agrave fil cf sect22)

- pour le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteisme i (dont le deacuteplacement maximal de la tecircte du mur et lrsquoacceacuteleacuteration maximale en consigne sont souligneacutes) lrsquoendommagement visible du mur apregraves essai (colonne 7) et le deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur (colonne 8)

- lrsquoacceacuteleacuteration maximale de la table enregistreacutee pendant le seacuteisme retenu pour le calcul de qseacuteismei (colonne 10) Pour cela les signaux temporels des acceacuteleacuterations ont eacuteteacute filtreacutes agrave 9Hz pour les seacuteismes de lrsquoAquila et 4653ya et agrave 12Hz pour le seacuteisme lointain

- le calcul de qseacuteismei (colonne 12) si le mur nrsquoa pas atteint la limite de non effondrement (51 mm) Mis agrave part le mur 13 les deacuteplacements maximaux ont toujours eacuteteacute infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement Ainsi les valeurs de qseacuteismei obtenues expeacuterimentalement sont des valeurs conservatrices

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

21

7 68 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-99)(-3839) (-3122)effondrement

39 mm agrave 106g

aucun 7 98 309 32

8 58 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-1310)(-4145) (-3425)effondrement

45 mm agrave 106g

aucun 10 96 309 31

11 72 15 T Lointain 033g106g 033g125g

(-8396)(-3636) (-2919)effondrement

36 mm agrave 106g

aucun 4 98 309 32

12 7 15 T Lointain 106g033g

125g(-3836)(-2819)

effondrement38 mm agrave

106gaucun 2 99 309 32

13 56 2 T Lointain 106g

033g125g(-5157)

(-4729)effondrement57 mm agrave

106g1 pointe eacutecarteacutee 7 98 232

14 65 15 T 4653ya 073g024g088g (-3219)(-1709)(-4226)42 mm agrave

088gaucun 1 108 309 35

18 55 2 T 4653ya073g

024g088g(-4629)

(-3229)effondrement46 mm agrave

073gaucun 3 88 232 38

15 6 15 T Aquila13g

056g18g(-3540)

(-3128)effondrement40 mm agrave

13gaucun 6 14 309 45

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consignef0

(Hz)qseacuteisme = (A)(B)

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms 2)

(B)

Tableau 6 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur Les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en OSB 12 montrent que

- pour sept des huit essais retenus pour le calcul de qseacuteismei le critegravere de non effondrement (51 mm) nrsquoa pas eacuteteacute atteint et il nrsquoy a eu aucun endommagement visible ni du panneau ni des pointes Pour le seul cas ayant deacutepasseacute le critegravere (Mur 13) le seul endommagement visible est lrsquoeacutecartement drsquoune pointe Ceci montre lrsquoendommagement limiteacute associeacute au critegravere de non effondrement

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour le seacuteisme lointain 3 seacuteries (murs 7 8 et 11) drsquoessais dynamiques identiques ont eacuteteacute meneacutees afin drsquoeacutetudier la variabiliteacute expeacuterimentale On constate que les valeurs de deacuteplacements preacutesentent une variabiliteacute de 9 ce qui correspond agrave la variabiliteacute des murs en effet le mur 8 dont la rigiditeacute est plus faible preacutesente des plus grands deacuteplacements que les murs 7 et 11 (cf Figure 13 et Figure 14) Cela montre une bonne reproductibiliteacute du dispositif expeacuterimental

- concernant le mur 11 le traceacute des FRF des murs sur les bruits blancs apregraves chaque seacuteisme (cf Figure 15) (obtenues agrave partir des eacutetapes (b) (d) (f) (h) de la proceacutedure drsquoessai du sect 22) montre que la structure eacutevolue degraves le premier seacuteisme de niveau 03g Ainsi il est deacutecideacute dans la mesure du possible de mener directement le

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

22

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033gMur OSB Ndeg8 agrave 106g lointain apregraves 033g

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg7 agrave 106g lointain apregraves 033g

seacuteisme agrave son niveau le plus fort Toutefois la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 11 et 12 (cf Figure 16) montre que de faire initialement un seacuteisme agrave 03g (mur 11) nrsquoimpacte pas les valeurs de deacuteplacements agrave 106g

- la comparaison des deacuteplacements agrave 106g entre les murs 8 et 13 (dont les freacutequences propres sont proches) montre que lrsquoaugmentation de la masse de 33 peut entrainer une augmentation de deacuteplacements de plus de 33 sur les pics (cf Figure 17)

Figure 13 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 8 et 11 pour le seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

Figure 14 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg 7 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g apregraves 033g

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

23

MUR 11 - FRF BRUITS - OSB12 15T Lointain 22 mai 20 12

00

05

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

Hz

Tet

e m

ur

Tab

le (

gg)

Bruit init Bruit 033g Bruit 106g Bruit Reacuteplique 033g

Figure 15 FRF des murs sur les bruits blancs (entre la tecircte du mur et la table vibrante) apregraves

chaque seacuteisme pour le mur OSB Ndeg11

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg11 agrave 106g lointain apregraves 033g

Mur OSB Ndeg12 agrave 106g lointain

Figure 16 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg12 et 11 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

24

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB ndeg 13 (charge verticale agrave 2T) agrave 106g loint ainMur OSB Ndeg8 (charge verticale agrave 15T) agrave 106g loint ain

Figure 17 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et 13 pour le

seacuteisme lointain agrave 106g

La comparaison des deacuteplacements des murs 18 agrave 073g du seacuteisme 4653ya et du mur 13 agrave 106g du seacuteisme lointain montre que les seacuteismes dit lointain et 4653ya ont un niveau de nociviteacute proche pour les murs OSB12 (cf Figure 18) En revanche la comparaison des deacuteplacements de ces murs et agrave ceux du mur 15 agrave 13g de lrsquoAquila (chargeacute agrave 15 T au lieu de 2T) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est significativement moins nocif que les deux autres seacuteismes (cf Figure 18) Ceci correspond agrave lrsquoanalyse en DSE

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

25

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40 50

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 2T agrave 073g du seacuteisme 4653yaMur OSB Ndeg13 2T agrave 106g du seacuteisme lointainMur OSB Ndeg15 15T agrave 13g du seacuteisme Aquila

Figure 18 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg13 15 et 18

correspondants aux 3 seacuteismes

Les valeurs du coefficient q pour les murs OSB obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 32 qge pour le seacuteisme lointain (moyenne des murs 7 8 11 12) - 38 qge pour le seacuteisme 4653ya (mur 18) - 45 qge pour le seacuteisme de lrsquoAquila (Mur 15) Les valeurs de qseacuteismei sont des valeurs seacutecuritaires car dans tous les cas le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur) 27 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs CP10 4 murs en voile travaillant de contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour les 3 seacuteismes retenus Le Tableau 7 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

26

- significativement infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (54 mm) pour les murs 9 et 21

- proches (drsquoenviron 10) agrave la limite de non effondrement pour les murs 19 et 20

9 58 15 T Lointain 033g059g119g

033g125g(-117)(-2116) (-4237)

(-3023) effondrement42 mm agrave 119g

3 pointes cisailleacutees

01 108 318 34

19 5 2 T 4653ya088g024g

088g(-5032)(-2627)

effondrement50 mm agrave

088g5 pointes cisailleacutees

5 108 238 45

21 7 2 T 4653ya073g024g

088g(-4531) (-3327)

(-7859)45 mm agrave

073gaucun 35 88 238 37

20 54 2 T Aquila13g056g

18g(-3649)(-3642)

effondrement49 mm agrave

13g5 pointes cisailleacutees

5 139 238 58

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour q=1

S=1 (ms2) (B)

Ndeg de mur

f0

(Hz)MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

endommagement visible

Tableau 7 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en contreplaqueacute de 10 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en CP 10 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- pour les murs 19 et 20 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait drsquoenviron 50 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes cisailleacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues des deacuteplacements du mur 19 agrave 088g du 4653ya et du mur 20 agrave 13g de lrsquoAquila (cf Figure 19 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme 4653ya pour un mecircme PGA

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

27

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur CP Ndeg19 2T 088g du 4653yaMur CP Ndeg20 2T 13g de lAquila

Figure 19 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs CP Ndeg19 et 20 pour des PGA

de seacuteismes respectivement agrave 088g (4653ya) et 13g (Aquila)

Les valeurs du coefficient q pour les murs CP10 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes

- 34 qge pour le seacuteisme lointain (mur 9) Cette valeur de q est seacutecuritaire car le deacuteplacement maximal expeacuterimental en tecircte de mur nrsquoa pas atteint le critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 54 mm associeacute agrave une chute de 10 de la reacutesistance maximale du mur)

- 45 qasymp pour le seacuteisme 4653ya (mur 19) - 58 qasymp pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 20)

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

28

28 Reacutesultats drsquoessais dynamiques pour les murs P16 4 murs en voile travaillant de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont eacuteteacute testeacutes sur table vibrante pour le seacuteisme de lrsquoAquila et le seacuteisme lointain Le Tableau 8 preacutesente pour chacun des murs lrsquoensemble des reacutesultats (cf structuration idem agrave celle du Tableau 6 en sect 26) Les deacuteplacements maximaux des murs pour les seacuteismes retenus pour le calcul de qseacuteisme eacutetaient infeacuterieurs agrave la limite de non effondrement (60 mm) pour lrsquoensemble des murs 5 16 et 17

5 74 15 T Lointain 033g066g

125g033g125g(-5147)(-1614)

(-3935) (-2618) effo39 mm agrave

125g2 pointes cisailleacutees 01 112 341 33

10 62 2 T Lointain 033g 125g 033g 125g

(-119)(-4954) (-3039)effondrement

54 mm agrave 125g

5 pointes arracheacutees

panneau non endommageacute

15 115 256 45

16 7 15 T Aquila18g056g

18g(-2841)(-2228)

(-3354)41 mm agrave

18gaucun 02 203 341 60

17 5 2 T Aquila056g 18g 056g18g

(-1215)(-3551) (-3940)effondrement

51 mm agrave 18g

panneau deacutechireacute autour de 3 pointes

10 205 256 80

qseacuteisme

= (A)(B)

acc max reacuteelle (ms 2)

(A)

Deacuteplacements maximaux en tecircte de mur (mm)

acc EC8 pour

q=1 S=1 (ms 2) (B)

Ndeg de mur

MASSE SIGNAL Seacuteisme Consigne

reacutesultats associeacutes au seacuteisme correspondant au deacutepl maximal

Deacutep reacutesiduel

(mm)

Deacutep max (mm) et

consigne associeacutee

f0 (Hz) endommagement visible

Tableau 8 Reacutesultats expeacuterimentaux (deacuteplacements maximaux en tecircte de mur deacuteplacement reacutesiduel en tecircte de mur acceacuteleacuteration maximale de la table) pour les essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en voile travaillant en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur Les reacutesultats expeacuterimentaux obtenus agrave partir des essais dynamiques sur les eacuteleacutements de murs en P16 montrent que

- pour chaque seacuterie lrsquoeacuteleacutement de mur apregraves avoir subi le seacuteisme ayant conduit au deacuteplacement maximal a eacuteteacute capable de subir un nouveau seacuteisme sans que cela engendre son effondrement

- le mur 10 dont le deacuteplacement maximal en tecircte de mur eacutetait de 54 mm un endommagement correspondant agrave 5 pointes arracheacutees a eacuteteacute releveacute

La similitude des valeurs absolues maximales des deacuteplacements du mur ndeg16 agrave 18g de lrsquoAquila et du mur ndeg 5 agrave 125g du seacuteisme lointain (cf Figure 20 ) montre que le seacuteisme de lrsquoAquila est moins nocif que le seacuteisme lointain pour un mecircme PGA

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

29

Les valeurs du coefficient q pour les murs P16 obtenues agrave partir des essais sont les suivantes - 45 qasymp pour le seacuteisme lointain (mur 10) - qgt8 pour le seacuteisme de lrsquoAquila (mur 17)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur de particules Ndeg5 15T agrave 125g lointain

Figure 20 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs de particules Ndeg16 et 5 pour

des PGA de seacuteismes respectivement agrave 18g(Aquila) et 125g (seacuteisme lointain)

29 Modeacutelisation des essais dynamiques sur murs Lrsquoobjectif de la modeacutelisation des essais dynamiques des murs est drsquoeacutelargir le champ de lrsquoeacutetude agrave drsquoautres seacuteismes notamment pour ceux dont il nrsquoest pas possible de mener les essais du fait de leur PGD trop grand par rapport aux limites de la table Le deacuteveloppement du modegravele macroscopique par eacuteleacutements finis utiliseacute dans cette eacutetude srsquoest fait dans le cadre de travaux de thegravese [13] La Figure 21 scheacutematise le modegravele par eacuteleacutements finis simplifieacute de mur Il est composeacute de 4 nœuds relieacutes par 4 barres rigides qui forment un cadre de dimensions identiques au modegravele deacutetailleacute Ce systegraveme est articuleacute et se deacuteforme en paralleacutelogramme ce qui est une ideacutealisation du comportement reacuteel dun mur Le modegravele possegravede donc un seul degreacute de liberteacute (ddl) et son comportement est deacutefini par un eacuteleacutement agrave deux nœuds assimilable agrave un ressort Sa raideur

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

30

k(t) est deacutefinie par la loi hysteacutereacutetique de J Humbert et ses paramegravetres sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele EF de mur deacutetailleacute sous chargements quasi-statiques Le modegravele simplifieacute reproduit ainsi le comportement global du modegravele deacutetailleacute qui lui modeacutelise lensemble des pheacutenomegravenes locaux Pour les calculs en dynamique il convient dajouter deux masses ponctuelles aux nœuds supeacuterieurs afin dengendrer les forces inertielles La modeacutelisation de lamortissement ne peut ecirctre similaire agrave celle utiliseacutee pour le modegravele deacutetailleacute car le modegravele simplifieacute ne possegravede quun seul mode propre On utilise donc la relation suivante en affectant au taux damortissement la mecircme valeur que pour le modegravele deacutetailleacute c=2ξ(km)05

Figure 21 scheacutematisation du modegravele

macroscopique pour lrsquoeacutetude du comportement

dynamique des murs

De maniegravere agrave rester coheacuterent avec le modegravele de mur deacutetailleacute la matrice damortissement nest pas mise agrave jour au cours du calcul bien que la leacutegegravereteacute du modegravele le permette Les paramegravetres de la loi de comportement du modegravele simplifieacute sont calibreacutes sur les reacutesultats du modegravele deacutetailleacute en quasi-statique (monotone et cyclique)

Les figures ci-dessous preacutesentent une comparaison du modegravele macroscopique aux reacutesultats expeacuterimentaux On constate que pour les valeurs de deacuteplacement proches de la limite de non effondrement le modegravele macroscopique surestime les deacuteplacements expeacuterimentaux en tecircte de mur de faccedilon variable selon les seacuteismes En effet les eacutecarts entre les valeurs maximales simuleacutees et expeacuterimentales de deacuteplacements sont les suivantes

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 14 (cf Figure 22) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 42 mm et 62 mm soit une surestimation de 47

- pour le cas du seacuteisme drsquoAquila correspondant au mur 15 (cf Figure 23) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 40 mm et 48 mm soit une surestimation de 20

- pour le cas du seacuteisme 4653ya correspondant au mur 12 (cf Figure 24) le deacuteplacement maximal expeacuterimental et simuleacute sont respectivement de 38 mm et 54 mm soit une surestimation de 47

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

31

Figure 22 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg14 pour le seacuteisme 4653ya

Figure 23 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg15 pour le seacuteisme drsquoAquila

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

32

Figure 24 signaux temporels en deacuteplacement expeacuterimentaux et simuleacutes par eacuteleacutements finis

en tecircte du mur drsquoOSB Ndeg12 pour le seacuteisme lointain

Le Tableau 9 preacutesente pour la configuration des murs en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur la valeur simuleacutee du deacuteplacement maximal en tecircte des murs pour chacun des seacuteismes des sceacutenarios de Guadeloupe lointain (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea fort en France) et de Lourdes (repreacutesentatif de lrsquoaleacutea modeacutereacute en France) Les seacuteismes ont eacuteteacute normaliseacutes agrave 1g afin de comparer leur nociviteacute pour la deacutetermination du coefficient de comportement On constate que le seacuteisme lointain mesureacute sur la table (noteacute lsquoexpeacuterimentalrsquo dans le Tableau 9) est le seacuteisme le plus nocif parmi ceux utiliseacutes lors des essais et lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France retenus pour cette eacutetude Lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

33

Tableau 9 tableau reacutecapitulant les valeurs simuleacutees de deacuteplacement maximal en tecircte de mur

pour les seacuteismes du sceacutenario de Lourdes (aleacutea modeacutereacute) et du sceacutenario de Guadeloupe lointain

(aleacutea fort)

Seacuteisme normaliseacute agrave (1g)

Sceacutenario daleacutea associeacute au seacuteisme

Deacuteplacement maximal en tecircte du mur

(mm)

008547xa Guadeloupe lointain 11008548xa Guadeloupe lointain 12aing_000 Lourdes 15000593xa Lourdes 16000147xa Lourdes 23009592xa Guadeloupe lointain 24009618xa Guadeloupe lointain 28g002_050 Lourdes 29

Aquila GXO66y expeacuterimental

30

009626xa Guadeloupe lointain 31008659xa Guadeloupe lointain 31004655xa Guadeloupe lointain 32009589xa Guadeloupe lointain 34001313xa Lourdes 34abird090 Lourdes 36opark_00 Lourdes 37000591xa Lourdes 38000123xa Lourdes 39

Aquila GXO66y consigne

40

009623xa Guadeloupe lointain 44009590xa Guadeloupe lointain 45004653ya

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 45

009588xa Guadeloupe lointain 45Lointain consigne Guadeloupe lointain 47

000592xa Lourdes 50000042xa Lourdes 52Lointain

expeacuterimentalGuadeloupe lointain 54

000122xa Lourdes 56004653ya consigne

Guadeloupe lointain 59

009622xa Guadeloupe lointain 76

008922xa Lourdes 84

006383xa Lourdes 85

Mur avec voile travaillant en OSB12 chargeacute verticalement avec 1500kg

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

34

210 Evaluation du coefficient de comportement q Le Tableau 10 syntheacutetise pour chaque configuration de mur et pour chaque seacuteisme les valeurs obtenues expeacuterimentalement et preacutesenteacutees dans les paragraphes 26 27 28

OSB12 CP10 P16

Lointain 32 qge 34 qge 45 qasymp

4653ya 38 qge 45 qasymp

Aquila 45 qge 58 qasymp qge8

Tableau 10 tableau reacutecapitulant les valeurs de q obtenues de faccedilon expeacuterimentale pour les 3

configurations de murs

Pour le seacuteisme lointain qui est le seacuteisme le plus nocif de la campagne expeacuterimentale (tout en eacutetant proche du seacuteisme 4653ya) la valeur du coefficient q de 32 obtenue pour ce seacuteisme est conservatrice car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm) Lrsquoanalyse en eacutenergie par DSE et la modeacutelisation par eacuteleacutements finis ont montreacute que le seacuteisme lointain utiliseacute lors de la campagne expeacuterimentale est parmi les plus nocifs sur un ensemble de 40 seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France Par ailleurs on peut constater que les murs CP10 et OSB12 ont un comportement similaire car

- leur limite de non effondrement est proche - pour le seacuteisme 4653ya agrave 073g le mur OSB12 ndeg 18 et le mur CP10 ndeg21 ont des deacuteplacements en tecircte de mur proches (cf Figure 25 et Figure 26) - pour le seacuteisme lointain le mur OSB12 ndeg7 et le mur CP10 ndeg9 solliciteacutes agrave des niveaux proches (respectivement 106g et 119g) ont des deacuteplacements proches (cf Figure 27 ) - pour le seacuteisme de lrsquoAquila il nrsquoest pas possible de mener de telle comparaison car le mur CP10 a eacuteteacute testeacute pour une charge verticale diffeacuterente de celle pour lrsquoessai avec lrsquoOSB

Par ailleurs la Figure 28 et la Figure 29 montrent que les murs en panneaux de particules de 16 mm drsquoeacutepaisseur ont des deacuteplacements significativement infeacuterieurs respectivement aux murs avec panneaux drsquoOSB de 12 mm et de panneaux de particules de 10 mm

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

35

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur OSB Ndeg18 agrave 073g du 4653yaMur CP Ndeg21 agrave 073g du 4653ya

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

) Mur OSB Ndeg18 agrave 024g du 4653ya apregraves 073gMur CP Ndeg21 agrave 024g du 4653ya apregraves 073g

Figure 25 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 073g

Figure 26 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg18 et CPNdeg21 pour le

seacuteisme 4653ya agrave 024g apregraves 073g

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

36

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB Ndeg7 agrave 106g lointain

MUR CP Ndeg9 agrave 119g lointain

-15

-1

-05

0

05

1

15

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

MUR OSB12 Ndeg8 agrave 033g lointain

MUR P16 Ndeg5 agrave 033g lointain

Figure 27 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg7 et CPNdeg9 pour le

seacuteisme lointain respectivement agrave 106g et 119g

Figure 28 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs OSB Ndeg8 et de particules Ndeg5

pour le seacuteisme lointain 033 g

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

37

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35

temps (s)

deacutepl

acem

ents

en

tecircte

de

mur

(cm

)

Mur de particules Ndeg16 15T agrave 18g de lAquila

Mur CP ndeg15 15T agrave 13g Aquila

Figure 29 signaux temporels en deacuteplacement en tecircte des murs en contreplaqueacute Ndeg15 et de

particules Ndeg16 pour le seacuteisme de lrsquoAquila respectivement agrave 13g et 18g

Ainsi la comparaison entre les essais OSB12 et CP10 montrent que leur comportement vis-agrave-vis des seacuteismes est similaire Drsquoapregraves lrsquoEC8 et lrsquoannexe franccedilaise la valeur de q limiteacutee agrave 3 est affecteacutee pour les structures bois contreventeacutees par des eacuteleacutements de murs correspondant agrave la configuration en contreplaqueacute de 10 mm De ce fait et eacutetant donneacutee la similitude constateacutee lors des essais entre les eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB12 la valeur du coefficient q pour les murs OSB12 eacutegale agrave 3 est proposeacutee Il est agrave noter que cette valeur est compatible avec la valeur seacutecuritaire (car elle correspond agrave un deacuteplacement maximal du mur (drsquoenviron 40 mm) significativement infeacuterieur au critegravere de non effondrement (deacuteplacement agrave 51 mm)) de q eacutegale agrave 32 obtenue par essais pour un seacuteisme (seacuteisme lointain) faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

38

3 ESSAIS CYCLIQUES SUR ELEMENTS DE MUR Ce chapitre preacutesente la campagne expeacuterimentale concernant les essais cycliques dans les paragraphes 32 33 et 34 respectivement pour les murs en OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm les murs en contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm et les murs en panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm Au preacutealable le paragraphe 31 deacutecrit le protocole pour les essais cycliques Les objectifs sont

- drsquoune part de deacuteterminer le critegravere de non effondrement (cf sect 24) agrave partir des courbes enveloppes des essais cycliques

- et drsquoautre part de valider ou non lrsquoanalyse en eacutenergie pour la deacutetermination du coefficient q proposeacutee dans SISMOB3 phase 1 [8]

Les essais cycliques sont eacutegalement neacutecessaires agrave la deacutetermination des paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation preacutesenteacutee en sect 29 31 Protocole drsquoessai cyclique Pour chaque configuration de panneaux 4 essais cycliques ont eacuteteacute reacutealiseacutes selon la norme ISODIS 21581 (2010) dont deux chargeacutes et deux non chargeacutes La norme ISODIS 21581 [3] relative aux murs de contreventement en bois a eacuteteacute retenue pour mener les essais cycliques car

- contrairement agrave la NF EN 12 512 ses cycles sont deacutetermineacutes agrave partir de la valeur de Vu et non celle de VY Par ailleurs la norme ISODIS 21581 permet de mieux deacutecrire lrsquoaffaiblissement de la reacutesistance du mur dans la zone correspondante agrave une ductiliteacute cyclique comprise entre 2 et 6 car les increacutements de deacuteplacement entre cycles successifs sont plus faibles

- les cycles de la norme ISODIS correspondent eacutegalement agrave lrsquoune des meacutethodes drsquoessai de lrsquoASTM E 2126A

Pour les essais cycliques chargeacutes la charge sera de 300 kg par montant Ceci correspond agrave la charge supporteacutee par un mur drsquoune maison R+1 de 8 m de large pour la combinaison sismique Le glissement limite Vu neacutecessaire agrave la deacutetermination des valeurs de deacuteplacements des essais cycliques ont eacuteteacute deacutefinis au preacutealable par un essai statique monotone meneacute jusquagrave rupture reacutealiseacute selon la norme NF EN 594 La valeur de Vu est la valeur de glissement correspondant agrave 80 de lrsquoeffort maximal Lrsquoensemble de lrsquoeacutechantillonnage est preacutesenteacute dans le Tableau 11

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

39

Eacuteprouvette Ndeg Panneaux Proceacutedure drsquoessai Charge verticale

Caracteacuteristiques communes

403117251 1 OSB 12 Monotone Vide

403117251 4 amp 5 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117251 6 amp 7 OSB 12 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

pointes de fixation des panneaux

empty25 x 50 mm

403117252 2 P16 Monotone Vide

403117252 3 amp 4 P16 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

Entraxes des pointes 300 mm aux centres 150

aux rives

403117252 5 amp 6 P16 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

4031172531 CP 10 Monotone Vide

403117253 2 amp 3 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 Vide

403117253 4 amp 5 CP 10 Cyclique

ISODIS 21581 300kg montant

2 eacutequerres drsquoancrage aux

angles infeacuterieurs SIMPSON

AH290502 et rondelles

Tableau 11 Echantillonnage et programme drsquoessais

Chaque mur drsquoessai repreacutesenteacute en Figure 30 a eacuteteacute soumis au chargement cyclique deacutefini en Figure 31 Chaque cycle consiste en lrsquoapplication drsquoun deacuteplacement en tecircte de mur de la maniegravere suivante

bull compression jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

bull traction jusquagrave lrsquoamplitude speacutecifieacutee pour le cycle puis retour agrave zeacutero

Essai monotone Essai cyclique

Figure 30 Scheacutemas de principe des essais

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

40

Pour chaque essai cyclique on enregistre la force appliqueacutee en tecircte le deacuteplacement veacuterin ainsi que les deacuteplacements des 4 capteurs LVDT en A B C et D Les courbes preacutesenteacutees dans ce paragraphe repreacutesentent lrsquoeacutevolution de la force appliqueacutee en tecircte en fonction du deacuteplacement relatif entre les points A et B

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude

1 1 125 x Vu 2 1 25 x Vu 3 1 5 x Vu 4 1 75 x Vu 5 1 10 x Vu 6 3 20 x Vu 7 3 40 x Vu 8 3 60 x Vu 9 3 80 x Vu 10 3 100 x Vu

-150

-100

-50

0

50

100

150

Temps (s)

Deacutep

lace

men

t (

lu)

Figure 31 cycles de deacuteplacements selon ISODIS 21581

La Figure 32 suivante preacutesente les conditions limites des essais

Figure 32 conditions aux limites des essais

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

41

bull Les murs ont eacuteteacute guideacutes lateacuteralement pour eacuteviter les basculements hors du plan bull Une charge verticale Fv est appliqueacutee au droit de chaque montant par lrsquointermeacutediaire de

laquo poids morts raquo suspendus symeacutetriquement des deux cocircteacutes du mur (Pour les essais agrave vide aucune charge nrsquoest appliqueacutee)

bull Le mur est fixeacute sur une plaque meacutetallique par lintermeacutediaire de 6 boulons agrave tecircte hexagonale (M12 x 90 qualiteacute 88) et 6 rondelles LL12 Une lisse infeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est intercaleacutee entre le mur et la plaque

bull Le mur est ancreacute dans les deux angles infeacuterieurs par des eacutequerres Simpson AH290502 et rondelles US405010G-B (cf Figure 33) conformeacutement agrave lrsquoEC5

bull Une lisse supeacuterieure de dimensions 2400 x 145 x 45 mm3 est fixeacutee sur le haut du mur par lintermeacutediaire de 16 vis empreinte torx (φ = 6 mm longueur = 80 mm)

Figure 33 Equerre drsquoancrage des angles infeacuterieurs SIMPSON AH290502 et rondelles

US405010G-B

32 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux OSB 12 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY=24 mm et Vu = 996 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 100 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 12

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 13 puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figure 34)

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

42

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 125

2 1 25 25

3 1 5 5

4 1 75 75

5 1 10 10

6 3 20 20

7 3 40 40

8 3 60 60

9 3 80 80

10 3 100 100

Tableau 12 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Ndeg Eprouvette 72516

OSB 12mm chargeacute

72517 OSB 12mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3 20 Vu 08 VY 12 10 14 11

40 Vu 17 VY 30 27 29 25

60 Vu 25 VY 37 37 48 32

80 Vu 33 VY 25 23 28 23

100 Vu 41 VY 41 62 56 64

Tableau 13 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux drsquoOSB

en 12 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 25VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 ce type de mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee Le mode de rupture eacutetait le mecircme pour tous les essais Il eacutetait constitueacute des pheacutenomegravenes deacutecrits ci-dessous

bull deacuteformations par cisaillement des fixations du voile travaillant dans le plan bois panneau occasionnant un deacuteplacement important dun panneau par rapport agrave lautre

bull rupture en cisaillement drsquoun nombre important de pointes de fixation panneauxossature par eacutecrouissage

Les eacutequerres drsquoancrage nrsquoont pas preacutesenteacute de deacutepliage

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

43

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172516 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 34 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux OSB de 12 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172517 OSB CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

44

33 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux CP10 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 26 mm et Vu = 124 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 124 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 14

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 155

2 1 25 31

3 1 5 62

4 1 75 93

5 1 10 124

6 3 20 248

7 3 40 496

8 3 60 744

9 3 80 992

10 3 100 124

Tableau 14 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 15 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cf Figures 35)

Ndeg Eprouvette 72534

CP 10 mm chargeacute

72535 CP 10 mm

chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 8 6 7 8

40 Vu 19 VY 28 19 26 23

60 Vu 29 VY 70 42 74 45

80 Vu 38 VY 40 31 39 51

Tableau 15 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux

de Contreplaqueacute de 10 mm

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

45

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 29 VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172534 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172535 CP10 CH ARGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figures 35 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de contreplaqueacute de 10 mm chargeacutes en bleu courbes enveloppes en rouge

courbes eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

46

34 Essais cycliques selon ISODIS 21 581 pour les panneaux P16 Lrsquoessai statique a abouti aux valeurs de glissement suivantes VY= 18 mm et Vu = 116 mm Pour les essais cycliques le glissement ultime Vu a eacuteteacute fixeacute agrave 116 mm Les paramegravetres pour le chargement cyclique sont preacutesenteacutes dans le Tableau 16

Eacutetape Nombre de cycles

Amplitude (Vu) Amplitude (mm)

1 1 125 145

2 1 25 29

3 1 5 58

4 1 75 87

5 1 10 116

6 3 20 232

7 3 40 464

8 3 60 696

9 3 80 928

10 3 100 116

Tableau 16 paramegravetres de lrsquoessai cyclique

Selon lrsquoISODIS 21581 (2010) la vitesse de deacuteplacement a eacuteteacute deacutetermineacutee pour obtenir une dureacutee drsquoessais jusqursquoagrave la fin des trois cycles agrave 100 de Vu de 1 minute

Les reacutesultats en termes drsquoaffaiblissement de la reacutesistance sont preacutesenteacutes syntheacutetiquement dans le Tableau 17 suivant puis les graphes des essais cycliques en bleu (ainsi que leur courbe enveloppe en rouge et la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie) sont preacutesenteacutes pour chacune des eacuteprouvettes chargeacutees (cfFigure 36)

Ndeg Eprouvette 72525

Particules 16mm chargeacute

72526 Particules

16mm chargeacute Affaiblissement ∆ F+3 ∆ F-3 ∆ F+3 ∆ F-3

20 Vu 13 VY 7 6 6 5

40 Vu 26 VY 26 16 21 13

60 Vu 39 VY 58 55 52 51

80 Vu 52 VY 43 38 43 39

Tableau 17 affaiblissement de la reacutesistance (∆F) agrave chaque cycle testeacute pour les panneaux de

particules en 16 mm

Lrsquoaffaiblissement de 20 sur la valeur de reacutesistance entre le 1er et le 3iegraveme cycle se situe pour Vlt 39VY Selon le principe drsquoaffectation de lrsquoEN 1998-1 le mur aurait eacuteteacute classeacute en ductiliteacute limiteacutee

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

47

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172525 P16 CHA RGEacute

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Courbes enveloppes et EEEP - 4031172526 P16 CHA RGEacute

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

Deacuteplacement (mm)

Force (N)

Figure 36 Courbes Force=f(Deacuteplacement) des essais cycliques pour les eacuteleacutements de murs

avec panneaux de particules de 16 mm chargeacute en bleu courbes enveloppes en rouge courbes

eacutelastoplastiques eacutequivalente en eacutenergie en noir

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

48

35 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Le Tableau 18 syntheacutetise pour les trois configurations de panneaux preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 les reacutesultats drsquoessais suivants

- le pourcentage drsquoaffaiblissement de la force entre les 1ers et 3iegravemes cycles drsquoun mecircme glissement - la classe de ductiliteacute selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1 - et le coefficient de comportement q selon la deacutemarche de lrsquoEN 1998-1

Ductiliteacute EC8

niveau VY sans chute de 20

Classe de ductiliteacute

EC8

q EC8 MURS OSB-12

72516 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 11 28 37 24 52

1ltDlt17 LDL 15

72517 chargeacute Glissement (mm) 08xVY 17xVY 25xVY 33xVY 41xVY perte de charge 12 27 40 25 60

1ltDlt17 LDL 15

Particules-16 mm 72525 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 7 21 57 41

13ltDlt26 LDL 15

72526 chargeacute Glissement (mm) 13xVY 26xVY 39xVY 52xVY perte de charge 6 12 52 42

26ltDlt39 LDL 15

Contreplaqueacute-10mm 72534 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 7 24 56 36

095ltDlt19 LDL 15

72535 chargeacute Glissement (mm) 095xVY 19xVY 29xVY 38xVY perte de charge 8 25 60 45

095ltDlt19 LDL 15

Tableau 18 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon la deacutemarche de lrsquoEN1998-1

En compleacutement des reacutesultats obtenus dans les eacutetudes SISMOB 1 et 2 ces reacutesultats mettent agrave nouveau en eacutevidence que lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de la zone dissipative (assemblage seul) nrsquoest pas adapteacutee agrave lrsquoanalyse du comportement agrave lrsquoeacutechelle des murs En effet quelque soit lrsquoeacutepaisseur et le type de mur testeacute cette approche aboutit agrave classer les murs en classe de ductiliteacute limiteacutee (LDL) y compris pour les panneaux de particules de 16 mm et de contreplaqueacute de 10 mm que les regravegles de moyens de lrsquoEN 1998-1 classent en ductiliteacute eacuteleveacutee (HDL)

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

49

36 Deacutetermination de la ductiliteacute des murs agrave partir de lrsquoanalyse en eacutenergie des essais cycliques

Lrsquoeacutetablissement de cette analyse en eacutenergie a eacuteteacute proposeacute dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 et est deacutetailleacutee dans le rapport [8] Nous ne rappellerons ici que la proceacutedure permettant la deacutetermination de la ductiliteacute et du coefficient de comportement q

(1) eacutelaboration de la courbe enveloppe des essais cycliques de la structure selon la norme ASTM E 2126 [8]

(2) deacutetermination de la courbe eacutelasto-plastique eacutequivalente en eacutenergie agrave la courbe enveloppe des 1ers cycles selon la norme ASTM E 2126 cette courbe est construite agrave partir

a du deacuteplacement Vu correspondant agrave 80 de Fmax la force maximale de la courbe enveloppe

b de la droite eacutelastique passant par 00 et le point de la courbe enveloppe drsquoordonneacutee 04Fmax

(3) deacutetermination de la ductiliteacute cyclique telle que Dc=VUVY ougrave VY est lrsquoabscisse du point drsquointersection entre la partie lineacuteaire et le plateau plastique

(4) deacutetermination du coefficient de comportement q agrave partir de F

F 1D 2q eC

Y

=minus=

Figure 37 courbes enveloppe et eacutelasto-plastique selon ASTM E 2126 et modegravele lineacuteaire

eacutequivalent

Le Tableau 19 syntheacutetise pour lrsquoensemble des essais cycliques preacutesenteacutes dans les sect 32 33 et 34 la classe de ductiliteacute et le coefficient de comportement q obtenus selon lrsquoanalyse en eacutenergie preacutesenteacutee ci-dessus Les reacutesultats obtenus selon la variante dite de CSIRO (la diffeacuterence est que la courbe eacutelasto-plastique est construite avec Vy = 125timesV04Fmax cf [8]) sont eacutegalement preacutesenteacutes

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

50

Analyse en eacutenergie Variante CSIRO MURS

Ductiliteacute cyclique qeacutenergie qeacutenergie

OSB12 72516 65 35 46 72517 60 33 44

Particules 16 72525 55 32 43 72526 53 31 42

Contre plaqueacute 10 72534 35 25 33 72535 41 27 36

Tableau 19 Interpreacutetation des essais cycliques pour les trois configurations de panneaux OSB de 12 mm Particules de 16 mm et Contreplaqueacute de 10 mm selon lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans SISMOB3 phase 1

On constate que lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait (cf Tableau 20 pour lrsquoaffectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute) agrave

- une classe de ductiliteacute eacuteleveacutee pour les murs OSB - une classe de ductiliteacute moyenne pour les murs P16 et CP10

Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie conduirait

- agrave classer les trois configurations en structure dissipative ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les panneaux de particules et de contre plaqueacute

- des coefficients de comportement proches pour les P16 et OSB12 et plus eacuteleveacutes que ceux obtenus pour les murs en CP10 ceci ne correspond pas aux reacutesultats obtenus agrave partir des essais sismiques pour lesquels on a constateacute un comportement similaire des murs en OSB12 et CP10

- des coefficients de comportement de 25 pour le contreplaqueacute ceci ne correspond pas agrave la valeur limiteacutee agrave q=3 par lrsquoEurocode 8

La variante de CSIRO conduirait agrave des valeurs plus eacuteleveacutees pour le coefficient de comportement q mais garderait la mecircme similitude entre les murs P16 et CP10

Ductiliteacute Classe de ductiliteacute

D le 4 Reacuteduite (LDL)

4 lt D le 6 Moyenne (MDL)

6 lt D Eleveacutee (HDL)

Tableau 20 affectation des classes de ductiliteacute en fonction de la ductiliteacute D

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

51

4 CONCLUSION GENERALE Ces travaux baseacutes sur une approche expeacuterimentale (essais cycliques et dynamiques sur table vibrante) et numeacuterique par eacuteleacutements finis non lineacuteaire dynamique ont permis drsquoeacutetudier le comportement des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB de 12 mm drsquoeacutepaisseur en contreplaqueacute de 10 mm et en particules de 16 mm en situation de seacuteisme Les essais cycliques ont permis

- de deacuteterminer les paramegravetres drsquoentreacutee de la modeacutelisation par eacuteleacutements finis - drsquoeacutetablir la courbe enveloppe utiliseacutee pour deacuteterminer le critegravere de non effondrement de chaque configuration de mur - de mener lrsquoanalyse en eacutenergie pour lrsquoeacutevaluation de la ductiliteacute et du coefficient de comportement

Lrsquoanalyse en eacutenergie proposeacutee dans le cadre de lrsquoeacutetude SISMOB3 phase 1 conduirait agrave classer les trois configurations en structure dissipative (ductiliteacute gt4) ceci est conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 pour les configurations testeacutees en panneaux de particules et de contre plaqueacute Il est agrave noter que la variante de CSIRO classerait les trois configurations testeacutees en haute ductiliteacute (ductiliteacute gt 6) Ainsi lrsquoanalyse en eacutenergie meneacutee agrave lrsquoeacutechelle des murs (qursquoelle soit meneacutee avec ou sans la variante de CSIRO) aboutirait agrave une deacutetermination de la classe de ductiliteacute conforme aux regravegles de moyens de lrsquoEC8 (contrairement agrave lrsquoapproche proposeacutee par lrsquoEN 1998-1 initialement deacuteveloppeacutee pour quantifier la ductiliteacute de lrsquoassemblage seul) En revanche cette analyse ne permet pas drsquoestimer des coefficients de comportement en coheacuterence avec les reacutesultats drsquoessais dynamiques Ainsi les essais cycliques meneacutes selon lrsquoASTM E2126 permettent la deacutetermination de la ductiliteacute cyclique mais ne suffisent pas agrave deacuteterminer le coefficient de comportement q Ils sont cependant neacutecessaires agrave la deacutetermination du critegravere de non effondrement en deacuteplacement La modeacutelisation par eacuteleacutements finis deacuteveloppeacutee pour eacutelargir le champ de lrsquoeacutetude expeacuterimentale agrave drsquoautres seacuteismes a permis de confirmer que le seacuteisme dit lointain est lrsquoun des plus nocifs (540) sur lrsquoensemble des seacuteismes repreacutesentatifs de lrsquoaleacutea fort et modeacutereacute en France et des diffeacuterents types de sol (classifieacutes A B C et D dans lrsquoEN 1998-1) retenus pour cette eacutetude En revanche lrsquoeacutecart variable constateacute entre les deacuteplacements expeacuterimentaux et simuleacutes en tecircte de murs selon les seacuteismes ne nous permet pas de deacuteterminer par ce modegravele la valeur du coefficient q pour les seacuteismes les plus nocifs Les essais dynamiques ont eacuteteacute meneacutes sur trois configurations de murs agrave ossature bois conccedilus selon les principes de dimensionnement en capaciteacute (ancrages dimensionneacutes en sur-reacutesistance

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

52

et zones dissipatives localiseacutees dans les fixations des voiles) et soumis agrave une charge verticale allant jusqursquoagrave 850kgml Ils ont mis en eacutevidence des modes de ruine correspondant agrave des rotules plastiques au niveau des pointes de fixation des panneaux (zones dissipatives) Ceci est lrsquoun des points cleacutes dans la conception drsquoune structure agrave ductiliteacute eacuteleveacutee (grande capaciteacute de dissipation drsquoeacutenergie) Egalement ces essais ont montreacute

- drsquoune part que pour les murs en OSB12 une valeur de q eacutegale agrave 32 seacutecuritaire a eacuteteacute obtenue expeacuterimentalement pour le seacuteisme dit lointain faisant partie des seacuteismes les plus nocifs parmi 40 seacuteismes repreacutesentatifs des zones drsquoaleacutea moyen et fort en France

- et drsquoautre part la similitude des eacuteleacutements de murs en CP10 et OSB 12 Ainsi il est proposeacute la valeur de 3 pour le coefficient de comportement q pour des murs agrave ossature bois et panneaux en voile travaillant en OSB agrave partir de 12 mm drsquoeacutepaisseur

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

53

5 BIBLIOGRAPHIE [1] NF EN 1998-12004 Calcul des sructures pour leur reacutesistance aux seacuteismes - Partie 1 Regravegles geacuteneacuterales actions sismiques et regravegles pour les bacirctiments 2005

[2] NF EN 12512 Meacutethodes drsquoessai ndash Essais cyclique drsquoassemblages reacutealiseacutes par organes meacutecaniques 2002

[3] ISO DIS 21581 Structures en bois ndash Meacutethodes drsquoessai de chargement lateacuteral statique et cyclique sur murs de contreventement (2010)

[4] DTU 312 Construction de maisons et batiments agrave ossatures bois Mai 1993

[5] ASTM E 2126A Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings Note 2 2007

[6] FCBA Rapport drsquoessais NdegF-R 68 06 197 Essais Cycliques de murs agrave ossature bois

en OSB 2007

[7] FCBA Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures Bois en

Panneaux de Particules SISMOB2 2009

[8] FCBA et CSTB Rapport drsquoeacutetudes Comportement parasismique des Murs agrave Ossatures

Bois SISMOB3 Phase1 Novembre 2010

[9] Ceccotti A Vignoli A ldquoBehaviour Factor of Timber in Seismic Zonesrdquo CIB-W18 International Council for Research and Innovation in Building and Construction Working Commission W18A ndash Timber Structures 1987 Italy

[10] Ceccotti A Sandhaas C ldquoA proposal for a standard procedure to establish the seismic behaviour factor q of timber buildingsrdquo WCTE World Conference on Timber

Engineering 2010 Italy

[11] Schaumldle P Blass HJrdquo Earthquake behaviour of modern timber construction

systmesrdquo WCTE World Conference on Timber Engineering 2010 Italy

[12] BRGM Rapport drsquoeacutetudes RP-58886-FR Projet ANR RiskNat SISBAT Modeacutelisation de lrsquoaction sismique septembre 2010

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

54

[13] Boudaud Cleacutement Analyse de la vulneacuterabiliteacute sismique des structures agrave ossature en bois Thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble avec un financement du CSTB Deacutecembre 2012

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

55

6 ANNEXE 1 DETERMINATION PGAEC8Q=1 POUR CHACUNE DES CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES

Cette annexe preacutesente le calcul du PGAEC8 q=1 lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 pour les trois configurations testeacutees

- drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux OSB drsquoeacutepaisseur 12 mm (OSB12) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de particules drsquoeacutepaisseur 16 mm (P16) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24 - drsquoun mur de (24times24m2) fait de panneaux de contreplaqueacute drsquoeacutepaisseur 10 mm (CP10) fixeacutes par pointes de diamegravetre 25 mm et de longueur 50 mm sur ossature bois C24

Pour la deacutetermination de PGAEC8q=1 la masse du mur est neacutegligeacutee Ainsi lrsquoeacutevaluation de q est conservatrice Le systegraveme testeacute a une peacuteriode propre comprise entre 013s et 019s valeurs situeacutees sur le palier drsquoacceacuteleacuteration spectrale constante La reacutealisation de lrsquoessai sur table vibrante correspond agrave un sol de type rocheux (classe de sol A) ainsi S=1 La valeur du coefficient drsquoimportance γ i est prise eacutegale agrave 1 Ce choix est seacutecuritaire pour lrsquoeacutevaluation du coefficient de comportement q car conduisant agrave la plus grande valeur de PGAEC8 q=1 cela aboutit agrave la plus petite valeur du coefficient q Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 15T______________ _____________________ Rvk=1164 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 582 kN times 2

RVd= 1158 kN (avec γM=1 kmod= 9011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 309 ms 2 Mur OSB12 chargeacute verticalement agrave 2T________________ ______________________ RVd= 1158 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 580 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 232 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2

56

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 15T_______________ ____________________ Rvk=1084 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 542 kN times 2

RVd= 1192 kN (avec γM=1 kmod= 1111 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 318 ms 2

Mur CP10 chargeacute verticalement agrave 2T_________________ _____________________ RVd= 1192 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 11 920 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 238 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 15T________________ ___________________ Rvk=136 kN est la reacutesistance caracteacuteristique du mur de 24 m de long = 68 kN times 2

RVd= 128 kN (avec γM=1 kmod= 8011 times ) est la reacutesistance de calcul du mur de 24m

EVd= M timesSd(T) = M times (γi times agr times S times 25 q) = 1 500 times (1 times agr times S times 25 q) PGAEC8 q=1 eacutetant lrsquoacceacuteleacuteration de sol correspondant agrave un taux de travail des murs de 100 pour un dimensionnement fait selon lrsquoEC8 avec q=1 on a lrsquoeacutegaliteacute suivante EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (1 500 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 341 ms 2 Mur P16 chargeacute verticalement agrave 2T__________________ ____________________ RVd= 128 kN EVd= M timesSd(T) = M times (γι times agr times S times 25 q) = 2 000 times (1 times agr times S times 25 q) EVd = RVd avec q=1 soit (PGAEC8 q=1 times S) = 12 800 (2 000 times 25) ms2

PGAEC8 q=1 = agr = 256 ms 2