Architecture et ingénierie

L’école, une fois complétée comptera huit classes, un bâtiment administratif avec bureaux, un bloc sanitaire, une cuisine et une agora au centre de la cour de récréation.

Le bâtiment administratif, à l’avant du terrain est situé sur le chemin principal de Duverger. Il comptera deux bureaux et un local multifonctionnel qui servira de dépôt de matériel, de bibliothèque et de première salle informatique. Le bâtiment est conçu en tant que bâtiment de protection civile. Sa structure consiste en un cadre rigide ductile avec une dalle de béton armé au toit.

Les classes seront construites par groupe de quatre dans deux bâtiments indépendants. De 30 mètres carrés (5x6m), ces classes comprennent une fenestration abondante et adoptent une orientation favorable pour assurer l’éclairage et la ventilation naturelle. Leur structure consiste en murs de maçonnerie dans une direction et de portiques en béton armé dans l’autre. La toiture est réalisée à l’aide d’une dalle de béton armé.

Le système structural est conçu selon les Règles de calcul intérimaires pour les bâtiments en Haïti et le Code national du bâtiment canadien afin d’assurer la résistance aux charges de vent et aux charges sismiques.

Un contrôle strict des matériaux et de la qualité de construction est assuré. Un personnel expérimenté assurera une surveillance et la formation et spécialisation d’ouvriers locaux.

Vu l’importance du risque sismique en Haïti, la conception des bâtiments de l’école de Duverger a fortement été déterminée par la résistance à ces charges. Les classes sont considérées comme un bâtiment à catégorie d’importance élevé tandis que le bâtiment administratif est conçu en tant que bâtiment de protection civile. Ainsi, la conception parasismique des trois bâtiments présente des exigences plus sévères par rapport aux bâtiments ordinaires.

Les coordonnées géographiques du site sont ainsi que les données spectrales selon l’United States Geological Servey (USGS) ont été utilisées pour l’obtention du spectre d’accélérations. Ces valeurs sont données pour une probabilité d’occurrence de 2% en 50 ans, ce qui est conforme au CNBC2005 et aux règles de calcul intérimaires du MTPTC.

Afin de parvenir à une conception la plus économique possible tout en maximisant la grandeur des ouvertures possibles dans les façades des bâtiments de classe, différents systèmes de résistance aux charges latérales ont été combinés. Ainsi, les bâtiments utilisent des :

  • Cadres rigides ductiles en béton armé, dimensionnés selon la norme CSA A23.3-04,
  • Cadres rigides à ductilité limitée en béton armé, dimensionnés selon la norme CSA A23.3-04,
  • Refends de maçonnerie armée de construction conventionnelle, dimensionnés selon la norme CSA S304.1.

Figure partiellement tirée de Mitchell et al.  (2003)

Parmi ces systèmes et pour le site du projet, les refends en maçonnerie sont le système le plus limitant en ce qui a trait aux hauteurs permises :

 Figure partiellement tirée du CNB2005

Étant donné les méthodes de construction généralement rencontrées en Haïti, les RCIBH recommandent d’utiliser une valeur du facteur de réduction Ro ne dépassant pas 1.3.  De plus, un contrôle strict des matériaux doit être assuré pour des valeurs de Rd supérieures ou égales à 2.0. Dans le cadre de ce projet, étant donné que les ressources qualifiées sont disponibles afin d’assurer une qualité de construction appropriée, une conception ductile est envisageable. Cette décision permet de réduire considérablement la taille des éléments structuraux mais requiert une conception plus complexe et une surveillance très stricte du chantier, tant au niveau des matériaux que du détaillage.

De manière conservatrice et suite à la reconnaissance de sol effectuée, une catégorie de sol de type C (roche tendre) a été considérée. Pour un tel type de sol, les coefficients Fa et Fv sont de 1.0 (tableaux 4.1.8.4B et 4.1.8.4C, CNBC2005). Cela implique que les accélérations de calcul sont identiques à celles du site.

Le calcul des charges sismiques des trois bâtiments est réalisé à partir de l’équation de l’article 4.1.8.11 du CNB 2005 :

Où le cisaillement à la base est limité à  pour des systèmes avec un Rd supérieur ou égal à 1.5 situés sur un sol autre qu’un sol de catégorie F (article 4.8.11-6, CNBC2005).

(article 4.1.8.11-6); la méthode statique équivalente est permise pour les structures régulières de moins de 60m de hauteur et dont la période fondamentale dans chacune des directions est inférieure à 2.0s (article 4.1.8.7), ce qui est le cas pour les bâtiments à l’étude.

Ft = 0 pour les bâtiments dont Ta ≤ 0,7s.

Des modèles 3D ont été réalisés à l’aide de SAP2000 pour évaluer l’effet de la torsion accidentelle sur les différents éléments structuraux.

Modèle SAP 2000 du bâtiment administratif

 

Modèle SAP 2000 du premier bâtiment de classes

 

Modèle SAP 2000 du second bâtiment de classes

Les charges sismiques sont appliquées statiquement dans chacune des directions orthogonales et ce dans les deux sens avec l’excentricité accidentelle de ±10%, (article 4.1.8.11.10, CNBC2005 pour les bâtiments avec un Bx<1,7). Ce critère engendre 8 combinaisons sismiques pour chaque module en plus des combinaisons gravitaires :


Afin de calibrer la structure et de s’assurer d’un comportement essentiellement en translation, une analyse modale a été réalisée sur chacun des bâtiments pour en déterminer les premiers modes de vibrations.

Exemple: premier mode de vibration latérale du bâtiment administratif

Les flèches élastiques ont été calculées en considérant les inerties fissurées des éléments et en présence des différentes possibilités de torsion accidentelle. Ces flèches élastiques ont été amplifiées par RdRo/IE tel que spécifié à l’article 4.1.8.13-3 du CNB2005 et comparées à la limite de 0.02hs pour les bâtiments de classes et 0.01 hs pour le bâtiment administratif.

Les modèles numériques ont aussi permis le calcul des efforts axiaux, des moments de flexion et du cisaillement sous les combinaisons de charges considérées.

Exemples de résultat de calcul d’efforts sur SAP2000

Finalement, une conception assistée a été réalisée à l’aide de SAP2000 afin de dimensionner les éléments et déterminer le ferraillage requis dans chacun des éléments, en accord avec le CNB2005 et la norme CSA A23.3-04. Les hypothèses de calcul sont basées sur l’utilisation de:

  • béton à résistance en compression spécifiée de 20MPa à 28 jours,
  • armatures crenelées à limite élastique de grade 60,
  • le diamètre des barres inscrites aux plans doivent être mesurés et vérifiés au chantier.