| Summary: | L’évaluation de la résistance probable des éléments dissipatifs d’énergie sismique lors du
dimensionnement parasismique des charpentes d’acier au Canada repose sur la limite élastique
probable de l’acier. Les taux de déformation élevés dans les éléments dissipatifs au
cours d’un tremblement de terre ont pour effet d’augmenter la limite élastique de l’acier
dans ces éléments. Le comportement dynamique de l’acier étudié par le biais d’essais uniaxiaux
conventionnels ne permettent pas nécessairement de valider le comportement d’un
élément dissipateur d’énergie sismique pouvant être sollicité selon deux dimensions. Les
cadres contreventés excentriques, où le lien ductile subi des déformations biaxiales par les
effets combinés du cisaillement et de la flexion en est un exemple.
Le projet de recherche présenté dans ce mémoire de maîtrise vise à évaluer l’effet du
taux de déformation sur la limite élastique de l’acier structural de grade 350W lors de
sollicitations impliquant un état planaire de contrainte. La conception d’une éprouvette
cruciforme optimale en acier basée sur des recommandations proposés dans la littérature et
sur des analyses par éléments finis a été effectuée. Six essais de traction uniaxiaux et quatre
essais de traction équibiaxiaux sur éprouvettes cruciformes ont été réalisés à différents
taux de déformation entre 0.0001/sec et 2.4/sec. Durant ces essais, les déformations
moyennes à travers la partie centrale des éprouvettes ont été mesurées par un système de
potentiomètre conçu dans le cadre de ce projet. Quatre essais biaxiaux sur éprouvettes
cruciformes selon des rapports de déformation distincts ont également été réalisés à un
taux de déformation quasi-statique. Chaque essai a été simulé numériquement à l’aide d’un
modèle éléments finis dans lequel la limite élastique a été calibrée afin de reproduire le
comportement observé lors des essais. Le critère d’écoulement plastique de Von Mises ainsi
qu’une formulation d’écrouissage non-linéaire ont été adoptés lors des analyses numériques.
Les modèles calibrées ont permis de déterminer la limite élastique dynamique observée lors
de chaque essai.
Les résultats des analyses confirment que la limite élastique de l’acier augmente en fonction
du taux effectif de déformation. Sept lois de prédiction de la limite élastique de l’acier ont
été étudiées. Trois lois ont permis de représenter la limite élastique dynamique de l’acier
testé dans la plage des taux de déformation étudiée. La loi qui semble la mieux adaptée
à être implémentée dans un logiciel de modélisation a été identifiée. La loi de Drysdale et
Zak utilisé dans le logiciel ADINA ne permet pas d’évaluer correctement le comportement
dynamique observé lors des essais impliquant un taux élevé de déformation. Une étude
numérique préliminaire sur le lien ductile est également présentée dans ce mémoire.
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