Qu’est-ce que l’analyse de performance d’un bâtiment en béton armé ?

La sécurité sismique d’un bâtiment en béton armé existant ne se mesure pas selon l’approche par les forces utilisée pour la conception des bâtiments neufs, mais selon la déformation que les éléments subiront sous séisme et selon que ces déformations restent ou non dans des limites sûres. Le chapitre 15 de TBDY 2018 définit cette évaluation : le niveau de connaissance est déterminé d’après les informations recueillies sur le bâtiment, la demande sismique est calculée, la zone de dommage est déterminée pour chaque poteau, poutre et voile, puis le niveau de performance du bâtiment (Limited Damage, Controlled Damage ou Collapse Prevention) est arrêté.

La méthode linéaire fournit une évaluation rapide et suffisante pour de nombreux bâtiments, mais elle ne montre ni dans quel ordre ni dans quelle mesure les éléments plastifient. Dans l’approche d’évaluation et de conception basée sur les déformations (ŞGDT), l’analyse pushover non linéaire suit pas à pas la formation des rotules plastiques ; à la demande sismique, la rotation plastique de chaque rotule est comparée aux limites de dommage du code.

StatiCAD exécute automatiquement toute cette chaîne sur le même projet : modèles de matériaux, analyse de section, courbe de pushover, demande sismique, tableaux de dommages et verdict du bâtiment. Le résultat est une note de calcul prête pour le contrôle, qui énonce clairement la justification du verdict.

Que fait StatiCAD dans l’analyse de performance béton armé ?

De l’évaluation linéaire au pushover multimodal, toutes les étapes de l’évaluation d’un bâtiment en béton armé existant.

Évaluation par la méthode de calcul linéaire

  • Capacités des sections avec les résistances des matériaux existants et le coefficient du niveau de connaissance (complet 1,0 / limité 0,75)
  • Rapports effort/capacité des poteaux, poutres et voiles sous effets sismiques non réduits
  • Distinction entre éléments ductiles et fragiles, vérification de la capacité en cisaillement
  • Niveau de performance du bâtiment et sa justification, étage par étage, selon les critères 15.8

Analyse pushover non linéaire

  • Modèles de matériaux TBDY Annexe 5A : béton confiné et non confiné de Mander, acier d’armature avec écrouissage
  • Moment–courbure par modèle à fibres ; deux axes pour les poteaux, effet de table de compression pour les poutres et capacités positive/négative distinctes
  • Rotule plastique concentrée ; option de rotule élastique–parfaitement plastique ou à écrouissage (bilinéaire)
  • Solveur événement par événement (event-to-event) : chaque formation de rotule est saisie exactement
  • Combinaisons de directions TBDY : ±X ± 0,3Y et ±Y ± 0,3X, huit directions

Demande sismique et évaluation des dommages

  • Transformation modale de l’Annexe 5B et point de performance avec correction CR pour les structures à courte période
  • Limites de rotation plastique et limites de déformation unitaire des sections (TBDY 5.8.1)
  • Contrôle des déformations unitaires dans les zones d’extrémité des voiles
  • Zones de dommage des éléments : Limited, Significant, Advanced Damage et Collapse
  • Verdict de performance du bâtiment étage par étage et sa justification selon TBDY 15.8

Pushover multimodal et IRSA

  • Les conditions du pushover monomodal (participation massique ≥ 70 %, ηbi ≤ 1,4) sont vérifiées automatiquement et consignées au rapport
  • Pushover multimodal (TBDY 5.6.6) : combinaison par CQC des pushovers modaux et des rotations plastiques d’extrémité
  • La condition de cohérence élastique (TBDY 5.6.6.1) est affichée numériquement à chaque analyse
  • Méthode de combinaison modale incrémentale IRSA
  • Options de pushover monomodal adaptatif (variable) (TBDY 5.6.5) et d’effets P-Δ (second ordre)

Suivi 3D des dommages

  • Déformée pas à pas le long de la courbe de pushover
  • Rotules plastiques aux couleurs des zones de dommage : Limited, Significant, Advanced Damage et Collapse
  • À chaque pas : effort tranchant à la base, déplacement en tête, nombre de rotules et niveau de performance du bâtiment
  • Le pas de demande est repéré séparément ; l’ordre de formation des rotules se suit facilement

Vérification avec SAP2000

  • Le même modèle et les mêmes rotules sont exportés automatiquement vers SAP2000 et poussés de façon indépendante
  • Courbes de pushover des deux programmes, états des rotules au point de demande et efforts tranchants à la base côte à côte
  • Si souhaité, le calcul se poursuit avec la solution SAP2000 ; la demande, les dommages et le rapport sont toujours produits dans StatiCAD selon la chaîne TBDY
  • Sans SAP2000, toutes les analyses et tous les rapports sont obtenus avec le solveur StatiCAD

Aperçus du programme

Fenêtre d’analyse pushover non linéaire de StatiCAD : combinaisons de directions, courbe de capacité, point de performance et journal d’analyse

Fenêtre d’analyse pushover non linéaire : combinaisons de directions, courbe de capacité, point de performance et niveau de performance du bâtiment

Courbe pushover non linéaire : effort tranchant à la base – déplacement au sommet et point de performance

Courbe pushover et point de performance (effort tranchant à la base – déplacement au sommet)

Pas à pas : Comment réaliser une analyse pushover non linéaire ? (Base de connaissances)

Comment ça marche ?

  1. Modélisez le bâtiment existant ; saisissez les sections, les armatures et les résistances des matériaux déterminées in situ.
  2. Dans les Paramètres généraux du projet, activez l’évaluation de performance béton armé, choisissez le niveau de connaissance et lancez l’analyse. Le rapport d’évaluation linéaire est prêt à cette étape.
  3. Dans la fenêtre d’analyse pushover non linéaire, définissez les combinaisons de directions et les options (rotule à écrouissage, pushover multimodal, IRSA, P-Δ), puis lancez le pushover.
  4. Pour chaque direction, examinez la courbe de pushover, le point de performance et la répartition 3D des dommages ; éditez le rapport de la direction sélectionnée.
  5. Si le bâtiment est insuffisant, définissez le renforcement dans le même projet et refaites l’évaluation avec le bâtiment renforcé.

Rapports

Pour chaque combinaison de directions, un rapport détaillé, prévisualisable et enregistrable en PDF :

  • Courbe de pushover et diagramme modal capacité–demande
  • Calcul de la demande sismique et vérifications d’applicabilité (ηbi, participation massique)
  • Tableaux de rotation plastique et de zones de dommage élément par élément
  • Modèles de matériaux et vérifications des déformations unitaires des zones d’extrémité des voiles
  • Synthèses du pushover multimodal et d’IRSA, profil de déplacement inter-étage
  • Niveau de performance du bâtiment et justification du verdict

Documents d’aide

Utilisation pas à pas, exemples résolus, fondements théoriques et études de validation dans la Base de connaissances.

Vérification

Le moteur de pushover de StatiCAD a été vérifié par des comparaisons automatiques modèle à modèle avec SAP2000 V27. Au point de demande où la décision d’ingénierie est prise, les deux programmes produisent le même déplacement en tête et des tableaux de dommages concordants ; le verdict du bâtiment est identique pour sept des huit combinaisons de directions. La seule différence est un cas limite où la demande tombe exactement sur la limite de plastification.

Les rapports d’effort tranchant à la base de la courbe se situent entre 0,89 et 0,93 pour les pushovers unidirectionnels, et StatiCAD reste systématiquement du côté de la sécurité. Les mêmes comparaisons peuvent être reproduites sur chaque projet avec l’option « Vérifier avec SAP2000 ».

Détail des études de vérification (Base de connaissances)

Codes

TBDY 2018 chapitre 15 TBDY 2018 chapitre 5 (ŞGDT) Annexes 5A et 5B TBDY 5.6.5 et 5.6.6 TS 500
Dans quelle édition ? Le module d’évaluation de performance béton armé et de renforcement est disponible dans les éditions StatiCAD Ultimate, Profesyonel et Betonarme.

Questions fréquentes

Selon quel code l’analyse de performance d’un bâtiment en béton armé est-elle réalisée ?

Les bâtiments en béton armé existants sont évalués selon TBDY 2018 chapitre 15. Pour l’évaluation basée sur les déformations, le chapitre 5 s’applique avec l’Annexe 5A (modèles de matériaux) et l’Annexe 5B (demande sismique) ; le niveau de performance du bâtiment est arrêté selon les règles de 15.8.

Dois-je utiliser la méthode linéaire ou l’analyse pushover ?

TBDY 2018 autorise les deux voies ; le choix dépend des caractéristiques du bâtiment et de l’appréciation de l’ingénieur. Dans StatiCAD, vous pouvez exécuter d’abord l’évaluation linéaire puis l’analyse pushover non linéaire sur le même modèle et comparer les résultats.

Que se passe-t-il si les conditions du pushover monomodal ne sont pas satisfaites ?

Si la participation massique du mode dominant est inférieure à 70 % ou si le coefficient d’irrégularité de torsion ηbi dépasse 1,4, le rapport le signale clairement. Pour ces bâtiments, l’évaluation peut être menée par pushover multimodal selon TBDY 5.6.6 ou par la méthode IRSA.

SAP2000 est-il nécessaire pour l’analyse pushover ?

Non. Toutes les analyses et tous les rapports sont réalisés avec le solveur propre de StatiCAD. Si SAP2000 V27 est installé et sous licence sur votre ordinateur, des options supplémentaires permettent de comparer les résultats avec un solveur indépendant ou de poursuivre le calcul avec la solution SAP2000.

Peut-on concevoir un renforcement après l’analyse de performance ?

Oui. Le renforcement est défini sur les éléments dans le même fichier de projet et pris en compte par une seule option ; les résultats avant et après renforcement sont comparés dans le rapport. Pour plus de détails, consultez la page Renforcement béton armé.

Dans quelle édition de StatiCAD est-ce disponible ?

Le module d’évaluation de performance béton armé et de renforcement est disponible dans les éditions Ultimate, Profesyonel et Betonarme. Vous pouvez essayer le déroulement sur votre propre projet avec la version démo gratuite.

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