Les structures sont généralement soumises à des charges statiques et dynamiques. Le premier est constant dans le temps tandis que le second varie dans le temps. La majorité des structures de génie civil sont conçues avec l'hypothèse que toutes les charges appliquées sont statiques. L'effet des charges dynamiques n'est pas pris en compte car une structure est rarement soumise à des charges dynamiques; de plus, sa prise en compte dans l'analyse rend la solution plus compliquée et plus longue.
Cette caractéristique de négligence des forces dynamiques peut parfois devenir la cause d'une catastrophe, en particulier dans le cas de tremblements de terre. Il existe un intérêt croissant pour le processus de conception d'ouvrages de génie civil capables de résister à des charges dynamiques, en particulier à des charges sismiques.
Il existe un certain nombre de facteurs qui influencent la conception de la structure résistante aux tremblements de terre, tels que la configuration structurelle, la rigidité latérale, la résistance latérale et la ductilité, en plus de la forme, de l'esthétique, de la fonctionnalité et du confort du bâtiment. Le comportement des structures lors des tremblements de terre dépend de manière critique de ces facteurs. Même si l'un de ces éléments n'est pas garanti, la performance du bâtiment pendant un tremblement de terre devrait être pauvre.
Facteurs influençant la conception antisismique des structures
1. Configuration structurelle sismique
La configuration structurelle sismique est l'un des facteurs qui affectent grandement la conception antisismique des structures. Il implique trois aspects majeurs qui incluent la géométrie; la forme et la taille du bâtiment, l'emplacement et la taille des éléments structurels, ainsi que l'emplacement et la taille des éléments non structurels importants.
Les bâtiments à configuration simple sont plus préférables que les bâtiments complexes. Par exemple, les bâtiments avec des plans rectangulaires et une élévation droite auraient un chemin de charge direct pour transférer les forces d'inertie induites par les tremblements de terre à leur fondation pour n'importe quelle direction de tremblement du sol. C'est pourquoi une telle configuration montre de bonnes performances lors d'un tremblement de terre.
Cependant, les bâtiments avec des retraits et des ouvertures centrales offrent une contrainte géométrique à la circulation des forces d'inertie. Ces bâtiments nécessitent la flexion des chemins de charge pour secouer le sol dans certaines directions, ce qui entraîne des concentrations de contraintes à tous les points où les chemins de charge se plient.
2. Rigidité structurelle
Le degré de rigidité requis dans une structure donnée est obtenu par un dosage approprié de la taille et des matériaux des éléments de structure. La rigidité latérale est la rigidité initiale du bâtiment, même si la rigidité du bâtiment diminue avec l'augmentation des dommages.
3. Force structurelle
La résistance des structures est contrôlée par la dimension de l'élément structurel et les propriétés du matériau. Ainsi, un dosage approprié des dimensions des éléments et des matériaux doit être effectué de manière à obtenir un certain degré de résistance. La résistance latérale est la résistance maximale que le bâtiment offre pendant toute son histoire de résistance à la déformation relative.
4. Ductilité de la structure
La ductilité est la capacité d'un bâtiment à résister à une demande de déplacement important en raison de dommages structurels sans effondrement ni perte excessive de résistance. Pour obtenir une ductilité suffisante, des tests de laboratoire approfondis sur un échantillon grandeur nature sont nécessaires pour identifier les méthodes de détail préférées. En conclusion, la rigidité latérale, la résistance latérale et la ductilité des bâtiments peuvent être assurées en suivant strictement la plupart des codes de conception sismique.
