Comportement sismique des ossatures en acier avec poteaux profonds

Steel Special Moment Frame (SMF) est un système résistant aux forces sismiques préféré pour sa flexibilité architecturale et sa ductilité élevée. Avant le tremblement de terre de Northridge, des colonnes peu profondes (profondeur de section inférieure à 356 mm) étaient généralement utilisées dans ces systèmes résistant aux forces sismiques. Cependant, pour réaliser des économies dans la conception, il y avait une tendance croissante à utiliser des colonnes plus profondes (profondeur de section supérieure à 356 mm) pour satisfaire aux exigences de dérive d'étage imposées par le code ces dernières années. Malgré la large utilisation de ces colonnes, très peu de recherches étaient disponibles sur le comportement d'articulation des colonnes profondes sous compression axiale et dérive cyclique. Puisqu'une colonne profonde a un rapport d'élancement plus grand et est plus vulnérable au flambement local et global, il est essentiel d'étudier son comportement. Ces modes de flambement peuvent gravement affecter la réponse des SMF en produisant des effets indésirables tels que le raccourcissement axial, qui augmente à mesure que les forces de compression appliquées deviennent plus importantes et que le mouvement du sol utilisé comme entrée sismique devient plus sévère.
Dans cette étude, le comportement d'un total de quinze SMF en acier à quatre étages a été étudié à l'aide des simulations du programme d'éléments finis. Quatre facteurs clés affectant le comportement de ces portiques ont été étudiés : 1) le contreventement des poteaux ; 2) contreventement de poutre ; 3) Renfort de poteau ; et 4) rapport de faisceau faible de colonne forte (SCWB). L'effet du niveau de force axiale et les propriétés de la section du poteau ont également été étudiés pour élargir l'étude. Il est démontré que les colonnes profondes peuvent souffrir d'instabilités locales et/ou globales même à des niveaux de dérive d'étage relativement faibles. Les résultats indiquent que la performance des SMF peut être améliorée en renforçant les colonnes profondes au niveau supérieur et inférieur des semelles des poutres et en ajoutant des raidisseurs sur l'âme de ces colonnes. Il est suggéré que le raccourcissement de la colonne puisse être contrôlé en augmentant le rapport SCWB