September 20, 2025Open Access

Analyse par éléments finis de la dissipation d'énergie sismique et évaluation quantitative des dommages du système de structures à cadre en béton armé

LLLiang LuoJiangxi University of Traditional Chinese Medicine YYY. H. YanThe Fifth People’s Hospital of Suzhou LSLian ShaoJiangxi University of Traditional Chinese Medicine

Key Points

L'étude révèle qu'une augmentation de l'accélération des ondes sismiques conduit à un plus grand déplacement des étages et à une plus grande dissipation d'énergie.
Les preuves clés montrent que les dommages aux colonnes et aux poutres varient selon l'intensité sismique, affectant l'intégrité structurelle globale.
En utilisant l'analyse par éléments finis, l'étude utilise le logiciel ABAQUS pour un modélisation réaliste des effets des tremblements de terre sur une structure à cadre de 5 et 10 étages.
Les résultats soulignent l'importance des méthodes d'évaluation des dommages précises pour évaluer la sécurité structurelle après des événements sismiques.

Abstract

Résumé Les dommages des structures à cadre en béton armé (BCA) lors des événements sismiques sont fréquemment graves, pouvant entraîner des pertes humaines significatives et des pertes économiques substantielles. Par conséquent, l'investigation des mécanismes d'effondrement et l'évaluation quantitative des dommages pour les structures à cadre soumises aux tremblements de terre revêt une grande signification. À l'aide du logiciel ABAQUS, un modèle d'éléments finis (EF) solide tridimensionnel d'une structure à cadre plan en béton armé de 3 étages et 2 portées a été établi. Sur la base d'une bonne validation avec des tests pseudo-dynamiques, un modèle à échelle réelle du système de structure à cadre spatial en béton armé de 3×3 portées de 5 et 10 étages a été développé pour l'analyse historique en temps élastique-plastique des ondes sismiques. Les seuils critiques pour "dommages énergétiques" et "dommages à la rigidité" correspondent aux cinq états de "élasticité de petit tremblement de terre", "élastique-plastique de tremblement de terre modéré", "petite plasticité de grand tremblement de terre", "grande plasticité de tremblement de terre maximale" et "échec". Les résultats montrent que : (1) à mesure que l'accélération des ondes sismiques locales augmente, le déplacement absolu des étages, l'angle de déplacement entre les étages et la valeur totale de dissipation d'énergie plastique de la structure à cadre augmentent tous, et le ratio de dissipation d'énergie des colonnes augmente progressivement tandis que celui des poutres et des dalles diminue ; (2) sous l'influence de l'onde sismique ultime, les charnières plastiques apparaissent initialement à l'extrémité de la colonne, puis à l'extrémité de la poutre dans les deux cadres. Le mode de défaillance est que le béton est écrasé lorsqu'il atteint la résistance à la compression axiale, et le renforcement est arraché lorsqu'il atteint la déformation ultime ; (3) la méthode d'évaluation des dommages utilisée peut évaluer avec précision et quantitativement l'étendue des dommages sismiques au cadre en béton.

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