II.5.Addition des amortisseurs parasismiques aux
structures
Dans la technologie de la construction, l'amortissement peut
être défini comme une caractéristique d'un système
structurel, qui s'oppose au mouvement en tentant à ramener le
système au repos.
La technique d'amélioration du comportement de la
structure par l'addition des dispositifs d'amortisseurs parasismiques est
semblable à celle d'un amortisseur dans un véhicule. De la
même façon que l'amortisseur réduit les chocs causés
par les mauvais états
des routes, ces amortisseurs parasismiques réduit aussi
l'incidence des mouvements du sol sur l'ouvrage et sur ses occupants [4].
Ces dispositifs d'amortisseurs permettent de dissiper une
quantité d'énergie élevée et d'atténuer les
amplitudes des oscillations sismiques. Ils convertissent l'énergie
cinétique des charges externes en énergie thermique (chaleur)
[3], généralement par des déformations inélastiques
ou de frottement concentré dans ces dispositifs, protégeant de ce
fait les autres éléments structuraux [5]. En outre, ces
amortisseurs n'ont aucune fonction porteuse dans le domaine statique et peuvent
être dimensionnés pour supportés une charge dynamique.
II.6.Types d'amortisseurs parasismiques
Un certain nombre de dispositifs d'amortisseurs sont
actuellement en service ou proposés pour l'usage en structures
conventionnelles ou en association avec des appuis parasismiques dans les
structures isolées. Ils sont plus souvent hystérétiques,
visqueux ou à frottement.
II.6.1.Amortisseurs hystérétiques
Les éléments dissipateurs peuvent être en
acier spécial dont le rôle est d'absorber les efforts sismiques et
de dissiper l'énergie par plastification alternée. Ces
éléments peuvent être combinés avec un appareil
d'appui classique acier téflon destinée à transmettre
uniquement les charges verticales. Il peut également s'agir d'un
appareil en élastomère fretté avec un noyau cylindrique en
plomb [6].
Figure II.5 : Caoutchouc fretté
avec amortisseur en barreau de plomb
II.6.2.Amortisseurs visqueux
En termes simples, les amortisseurs visqueux sont des tiges
qui se déplacent selon un mouvement de va-et-vient dans un cylindre de
liquide visqueux et qui absorbe l'énergie induite lors d'un
séisme au moyen d'une friction entre la tige, le cylindre et le liquide.
Les pièces communes d'un amortisseur visqueux sont une tige de piston
solide en acier inoxydable imprégnée de téflon, un
cylindre fermé et un liquide de travail, qui est
généralement un liquide de silicone inerte placé en
permanence dans une chambre étanche de l'amortisseur (Taylor et
Constantinou, 2000). La figure 3 présente une illustration d'un
amortisseur visqueux.
On peut fixer les amortisseurs, comme les vérins
à force, à une structure au moyen d'une chape de type montage sur
goujons filetés ou d'un montage de plaque de base. La figure II.6
présente un schéma d'un système de contreventement par
amortisseur d'un bâtiment (Keller). Dans la figure II.8, on
présente un système de contreventement avec deux amortisseurs
visqueux visibles à la base du contreventement (photographie fournie par
Craig Keller de Taylor Devices, N. Tonawando, New-York).
La force d'un amortisseur visqueux est fonction de la vitesse
de course et peut être déphasée par des contraintes
produites par le mouvement de la structure. La force de l'amortisseur diminue
lorsque le déplacement de la structure est maximal
(accélération nulle). On obtient le maximum de force de
viscosité lorsque le déplacement de la structure est minimal ou
que la structure reprend sa position initiale. La réponse en opposition
de phase est une caractéristique très importante d'un amortisseur
visqueux à liquide puisqu'elle aide à réduire
simultanément les contraintes et la déformation d'un
bâtiment.
Ces dispositifs sont des tiges qui se déplacent selon
un mouvement de va-et-vient dans un cylindre rempli avec un liquide visqueux et
qui absorbe l'énergie induite lors d'un séisme au moyen d'une
friction entre la tige, le cylindre et le liquide
Les amortisseurs visqueux sont également très
efficaces et permettent une dissipation d'énergie très
significative où les diagrammes `'charges-déformations»
montrent une boucle d'hystérésis s'approchant d'un rectangle. La
quantité maximale d'énergie que ce type d'amortisseurs peut
dissiper dans un temps très court n'est limitée que par la
capacité thermique du plomb et du tube en acier. En plus, ils peuvent
être montés plus facilement en superstructure.
Figure II.6 Coupe transversale d'un
amortisseur type visqueux à liquide
Quelques exemples d'utilisations pratiques de ces amortisseurs
sont présentés ci-après :
FigureII.7 Illustration des contreventements
en V par amortisseur visqueux d'un bâtiment
FigureII.8 utilisation des amortisseurs en
diagonale dans les bâtiments
Figure II.9 Système de
contreventement en acier avec amortisseurs visqueux
disposés
horizontalement
Figure II.11 : Montage d'amortisseurs
visqueux en superstructure
FigureII.12 système d'amortisseurs
actif
FigureII.13 utilisation des
amortisseurs
FigureII.14 amortisseurs dans les
ponts
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