Détails du sujet
Évaluation de la vulnérabilité sismique d’un bâtiment en béton armé par analyse dynamique non linéaire (Time-History) sous Robot Structural Analysis : cas d'un bâtiment en ville de Goma
Résumé
Auteur : KATEMBO KYAMUNDU
Niveau: G3
Département: Genie civil
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-02-18 18:14:29
Mots clés
DynaStruct
Intérêt
1. Intérêt scientifique
Ce sujet permet d’appliquer une méthode avancée de calcul sismique (analyse dynamique non linéaire par Time-History), qui représente plus fidèlement le comportement réel d’un bâtiment en béton armé, notamment la fissuration du béton et la plastification de l’acier.
2. Intérêt technique
Il permet de :
- mieux identifier les déplacements réels,
- localiser les éléments structuraux critiques,
- mettre en évidence les effets de torsion dus à l’irrégularité du bâtiment.
Ainsi, l’étude améliore la qualité de l’évaluation du comportement sismique par rapport aux méthodes simplifiées.
3. Intérêt pratique pour le contexte local
Dans la pratique locale, les études sismiques détaillées sont peu réalisées.
Ce travail montre concrètement comment une analyse par Robot Structural Analysis peut être utilisée pour évaluer la sécurité d’un bâtiment réel.
4. Intérêt pour la sécurité des populations
Le sujet contribue à :
- réduire le risque de sous-dimensionnement,
- mieux prévenir les mécanismes d’endommagement ou d’effondrement,
- améliorer la sécurité des occupants.
5. Intérêt pédagogique et professionnel
Ce mémoire nous permet d’acquérir une compétence recherchée :
modélisation avancée, analyse dynamique, interprétation des résultats sismiques, ce qui constitue un atout pour notre formation d’ingénieur en génie civil.
Problématique
La ville de Goma est située dans une zone à activité sismique notable, alors que la majorité des bâtiments en béton armé y sont conçus sans analyse dynamique avancée. Dans la pratique, le dimensionnement repose essentiellement sur des méthodes simplifiées qui ne permettent pas de représenter correctement la réponse réelle des structures soumises à un séisme, en particulier lorsque celles-ci présentent des irrégularités en plan et en élévation, très fréquentes dans le contexte urbain local.
Cette situation soulève un problème majeur de fiabilité des conceptions actuelles, car les effets de torsion, les concentrations d’efforts et le comportement non linéaire des matériaux ne sont généralement pas pris en compte, ce qui peut conduire à une sous-estimation importante de la vulnérabilité sismique des bâtiments et, par conséquent, à un risque accru pour la sécurité des occupants.
Il se pose alors la question fondamentale de savoir dans quelle mesure une analyse dynamique non linéaire par intégration temporelle directe (Time-History), réalisée à l’aide du logiciel Robot Structural Analysis, permet d’évaluer de manière plus réaliste le comportement sismique et la vulnérabilité d’un bâtiment en béton armé dans le contexte de la ville de Goma Plan provisoire
Introduction générale
Contexte et justification du choix du sujet
Problématique
Objectifs (général et spécifiques)
Hypothèses
Intérêt scientifique, technique et pratique du sujet
Chapitre 1 : Généralités sur le comportement sismique des structures en béton armé
1.1 Rappel sur le risque sismique et zones sismiques
1.2 Comportement des structures en béton armé en zone sismique
1.3 Structures régulières vs structures irrégulières
1.4 Méthodes d’analyse sismique des structures
- Analyse statique équivalente
- Analyse dynamique (spectrale et Time-History)
Chapitre 2 : Présentation du bâtiment étudié
2.1 Choix ou conception du bâtiment type
2.2 Description géométrique et architecturale
2.3 Matériaux et caractéristiques mécaniques
2.4 Pré-dimensionnement des éléments structuraux
2.5 Modélisation sous Robot Structural Analysis
Chapitre 3 : Méthodologie d’analyse dynamique non linéaire
3.1 Introduction à l’analyse Time-History
3.2 Définition des charges et masse sismique
3.3 Introduction de la non-linéarité dans Robot
3.4 Application de l’accélérogramme sismique
3.5 Paramètres de calcul et pas de temps
3.6 Exploitation des résultats
Chapitre 4 : Résultats et discussion
4.1 Déplacements et dérives inter-étages
4.2 Efforts internes et réactions à la base
4.3 Effets de torsion et localisation des zones critiques
4.4 Comparaison avec des normes ou critères de performance
4.5 Discussion des résultats et interprétation
Chapitre 5 : Évaluation de la vulnérabilité et recommandations
5.1 Identification des éléments et étages les plus vulnérables
5.2 Analyse de l’influence de l’irrégularité
5.3 Propositions d’amélioration ou de renforcement
5.4 Implications pour la sécurité des occupants et la pratique locale
Conclusion générale
Synthèse des résultats
Contributions du mémoire
Limites de l’étude
Perspectives pour des études futures
Annexes
Accélérogrammes utilisés
Tableaux de résultats Robot
Figures et captures d’écran de la modélisation Hypothèses
1 Hypothèse générale
L’utilisation de l’analyse dynamique non linéaire par intégration temporelle directe (Time-History) sous Robot Structural Analysis permet de mettre en évidence une vulnérabilité sismique plus élevée d’un bâtiment en béton armé irrégulier que celle obtenue par les méthodes de calcul simplifiées.
2 Hypothèses spécifiques
Hypothèse 1
Un bâtiment en béton armé présentant des irrégularités en plan et/ou en élévation développe des déplacements inter-étages et des effets de torsion significatifs lorsqu’il est soumis à un séisme par analyse Time-History.
Hypothèse 2
L’introduction du comportement non linéaire (fissuration du béton et plastification de l’acier) conduit à une augmentation de la demande en déformations et à une concentration des sollicitations dans certains éléments structuraux.
Hypothèse 3
L’analyse dynamique non linéaire par Time-History permet d’identifier plus précisément les éléments et niveaux critiques responsables de la vulnérabilité sismique du bâtiment. Méthodes
La présente étude adopte une démarche numérique basée sur la modélisation et l’analyse dynamique non linéaire d’un bâtiment en béton armé.
Elle consiste à :
- Concevoir un bâtiment type en béton armé, représentatif des constructions courantes de la ville de Goma, présentant une irrégularité en plan et/ou en élévation ;
- Effectuer le pré-dimensionnement des éléments structuraux (poteaux, poutres, dalles et voiles) selon les règles usuelles de calcul des structures en béton armé ;
- Modéliser la structure dans le logiciel Robot Structural Analysis de
Autodesk ;
- Définir les charges permanentes et d’exploitation et établir la masse sismique du bâtiment ;
- Introduire le comportement non linéaire des éléments structuraux par des modèles simplifiés disponibles dans le logiciel (rotules plastiques ou lois non linéaires) ;
- Appliquer un enregistrement sismique (accélérogramme) et réaliser une analyse dynamique par intégration temporelle directe (Time-History) ;
- Analyser les principaux paramètres de réponse de la structure (déplacements, dérives inter-étages, efforts internes, réactions à la base et effets de torsion) ;
- Évaluer la vulnérabilité sismique du bâtiment et proposer, si nécessaire, des mesures d’amélioration de la performance structurale.
Bibliographie
1 Pecker, A. (2006). Dynamique des structures et des ouvrages. Éditions Eyrolles.
— Manuel sur la dynamique des structures appliquée aux bâtiments.
2 Filiatrault, A. (1996). Éléments de génie parasismique et de calcul dynamique des structures. Éditions École Polytechnique de Montréal.
— Analyse sismique et conception parasismique des bâtiments en béton armé.
3 Paultre, P. (2e éd.). Structures en béton armé : Analyse et dimensionnement. Éditions Techniques.
— Référence sur le dimensionnement et le comportement des éléments en béton armé.
4 Plumier, A., & Degée, H.. Conception parasismique dans le contexte de l’Eurocode 8.
— Normes et principes de calcul parasismique, incluant l’Eurocode 8.
— [Disponible en PDF / Bibliothèque universitaire]
5 Roux, J.-P., et al.. Pratique du BAEL 91 : cours avec exercices corrigés.
— Bases réglementaires françaises du béton armé et exemples pratiques.
6 Ngapgue, F. (2017‑2018). Béton I – notes de cours, ULPGL/FSTA.
— Support pédagogique sur le béton armé utilisé dans la formation locale.
7 Mikarego, E. (2018‑2019). Cours de béton armé I, ULPGL.
— Concepts de résistance et calcul en béton armé.
9 Kasondwa, M. K. (2021). Étude comparative d’un bâtiment R+5 avec et sans appuis parasismiques (mémoire), ULPGL‑Goma.
— Application locale de l’analyse sismique et vulnérabilité des bâtiments à Goma.
10 Hasan, A., Iqbal, K. I. M. I., Ahammed, S., & Ghosh, A. (2022). Nonlinear Time History Analysis for Seismic Effects on Reinforced Concrete Building. Nigerian Journal of Technological Development, 19(4).
— Étude appliquant l’analyse Time-History non linéaire à un bâtiment en béton armé.
11 Ozan Ince et al. (2025). Nonlinear time history and pushover analysis of a multi-storey reinforced concrete building. 4th Int. Civil Engineering & Architecture Conference.
— Étude combinant Time-History et analyse pushover d’un bâtiment multi-étages.
12 Étude de comportement sismique des structures en béton armé irrégulières en plan (Mémoire, Université de M’Sila).
— Analyse de l’effet des irrégularités en plan sur la réponse sismique.
13 Yilachew Getachew, Liu Yianhui & Tseganesh Abegaz (2021). Seismic evaluation of reinforced concrete building using nonlinear Time-History analysis. International Journal of Advanced Research.
— Analyse de performance sismique d’un bâtiment RC soumis à Time-History non linéaire.
Directeur & Encadreur
Directeur: David MUGANZA
Encadreur: KUBUYA Patient BINWA
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Évaluation de la vulnérabilité sismique d’un bâtiment en béton armé par analyse dynamique non linéaire (Time-History) sous Robot Structural Analysis : cas d'un bâtiment en ville de Goma
Résumé
Auteur : KATEMBO KYAMUNDU
Niveau: G3
Département: Genie civil
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-02-18 18:14:29
Mots clés
DynaStructIntérêt
1. Intérêt scientifiqueCe sujet permet d’appliquer une méthode avancée de calcul sismique (analyse dynamique non linéaire par Time-History), qui représente plus fidèlement le comportement réel d’un bâtiment en béton armé, notamment la fissuration du béton et la plastification de l’acier.
2. Intérêt technique
Il permet de :
- mieux identifier les déplacements réels,
- localiser les éléments structuraux critiques,
- mettre en évidence les effets de torsion dus à l’irrégularité du bâtiment.
Ainsi, l’étude améliore la qualité de l’évaluation du comportement sismique par rapport aux méthodes simplifiées.
3. Intérêt pratique pour le contexte local
Dans la pratique locale, les études sismiques détaillées sont peu réalisées.
Ce travail montre concrètement comment une analyse par Robot Structural Analysis peut être utilisée pour évaluer la sécurité d’un bâtiment réel.
4. Intérêt pour la sécurité des populations
Le sujet contribue à :
- réduire le risque de sous-dimensionnement,
- mieux prévenir les mécanismes d’endommagement ou d’effondrement,
- améliorer la sécurité des occupants.
5. Intérêt pédagogique et professionnel
Ce mémoire nous permet d’acquérir une compétence recherchée :
modélisation avancée, analyse dynamique, interprétation des résultats sismiques, ce qui constitue un atout pour notre formation d’ingénieur en génie civil.
Problématique
La ville de Goma est située dans une zone à activité sismique notable, alors que la majorité des bâtiments en béton armé y sont conçus sans analyse dynamique avancée. Dans la pratique, le dimensionnement repose essentiellement sur des méthodes simplifiées qui ne permettent pas de représenter correctement la réponse réelle des structures soumises à un séisme, en particulier lorsque celles-ci présentent des irrégularités en plan et en élévation, très fréquentes dans le contexte urbain local.Cette situation soulève un problème majeur de fiabilité des conceptions actuelles, car les effets de torsion, les concentrations d’efforts et le comportement non linéaire des matériaux ne sont généralement pas pris en compte, ce qui peut conduire à une sous-estimation importante de la vulnérabilité sismique des bâtiments et, par conséquent, à un risque accru pour la sécurité des occupants.
Il se pose alors la question fondamentale de savoir dans quelle mesure une analyse dynamique non linéaire par intégration temporelle directe (Time-History), réalisée à l’aide du logiciel Robot Structural Analysis, permet d’évaluer de manière plus réaliste le comportement sismique et la vulnérabilité d’un bâtiment en béton armé dans le contexte de la ville de Goma
Plan provisoire
Introduction généraleContexte et justification du choix du sujet
Problématique
Objectifs (général et spécifiques)
Hypothèses
Intérêt scientifique, technique et pratique du sujet
Chapitre 1 : Généralités sur le comportement sismique des structures en béton armé
1.1 Rappel sur le risque sismique et zones sismiques
1.2 Comportement des structures en béton armé en zone sismique
1.3 Structures régulières vs structures irrégulières
1.4 Méthodes d’analyse sismique des structures
- Analyse statique équivalente
- Analyse dynamique (spectrale et Time-History)
Chapitre 2 : Présentation du bâtiment étudié
2.1 Choix ou conception du bâtiment type
2.2 Description géométrique et architecturale
2.3 Matériaux et caractéristiques mécaniques
2.4 Pré-dimensionnement des éléments structuraux
2.5 Modélisation sous Robot Structural Analysis
Chapitre 3 : Méthodologie d’analyse dynamique non linéaire
3.1 Introduction à l’analyse Time-History
3.2 Définition des charges et masse sismique
3.3 Introduction de la non-linéarité dans Robot
3.4 Application de l’accélérogramme sismique
3.5 Paramètres de calcul et pas de temps
3.6 Exploitation des résultats
Chapitre 4 : Résultats et discussion
4.1 Déplacements et dérives inter-étages
4.2 Efforts internes et réactions à la base
4.3 Effets de torsion et localisation des zones critiques
4.4 Comparaison avec des normes ou critères de performance
4.5 Discussion des résultats et interprétation
Chapitre 5 : Évaluation de la vulnérabilité et recommandations
5.1 Identification des éléments et étages les plus vulnérables
5.2 Analyse de l’influence de l’irrégularité
5.3 Propositions d’amélioration ou de renforcement
5.4 Implications pour la sécurité des occupants et la pratique locale
Conclusion générale
Synthèse des résultats
Contributions du mémoire
Limites de l’étude
Perspectives pour des études futures
Annexes
Accélérogrammes utilisés
Tableaux de résultats Robot
Figures et captures d’écran de la modélisation
Hypothèses
1 Hypothèse généraleL’utilisation de l’analyse dynamique non linéaire par intégration temporelle directe (Time-History) sous Robot Structural Analysis permet de mettre en évidence une vulnérabilité sismique plus élevée d’un bâtiment en béton armé irrégulier que celle obtenue par les méthodes de calcul simplifiées.
2 Hypothèses spécifiques
Hypothèse 1
Un bâtiment en béton armé présentant des irrégularités en plan et/ou en élévation développe des déplacements inter-étages et des effets de torsion significatifs lorsqu’il est soumis à un séisme par analyse Time-History.
Hypothèse 2
L’introduction du comportement non linéaire (fissuration du béton et plastification de l’acier) conduit à une augmentation de la demande en déformations et à une concentration des sollicitations dans certains éléments structuraux.
Hypothèse 3
L’analyse dynamique non linéaire par Time-History permet d’identifier plus précisément les éléments et niveaux critiques responsables de la vulnérabilité sismique du bâtiment.
Méthodes
La présente étude adopte une démarche numérique basée sur la modélisation et l’analyse dynamique non linéaire d’un bâtiment en béton armé.Elle consiste à :
- Concevoir un bâtiment type en béton armé, représentatif des constructions courantes de la ville de Goma, présentant une irrégularité en plan et/ou en élévation ;
- Effectuer le pré-dimensionnement des éléments structuraux (poteaux, poutres, dalles et voiles) selon les règles usuelles de calcul des structures en béton armé ;
- Modéliser la structure dans le logiciel Robot Structural Analysis de
Autodesk ;
- Définir les charges permanentes et d’exploitation et établir la masse sismique du bâtiment ;
- Introduire le comportement non linéaire des éléments structuraux par des modèles simplifiés disponibles dans le logiciel (rotules plastiques ou lois non linéaires) ;
- Appliquer un enregistrement sismique (accélérogramme) et réaliser une analyse dynamique par intégration temporelle directe (Time-History) ;
- Analyser les principaux paramètres de réponse de la structure (déplacements, dérives inter-étages, efforts internes, réactions à la base et effets de torsion) ;
- Évaluer la vulnérabilité sismique du bâtiment et proposer, si nécessaire, des mesures d’amélioration de la performance structurale.
Bibliographie
1 Pecker, A. (2006). Dynamique des structures et des ouvrages. Éditions Eyrolles.— Manuel sur la dynamique des structures appliquée aux bâtiments.
2 Filiatrault, A. (1996). Éléments de génie parasismique et de calcul dynamique des structures. Éditions École Polytechnique de Montréal.
— Analyse sismique et conception parasismique des bâtiments en béton armé.
3 Paultre, P. (2e éd.). Structures en béton armé : Analyse et dimensionnement. Éditions Techniques.
— Référence sur le dimensionnement et le comportement des éléments en béton armé.
4 Plumier, A., & Degée, H.. Conception parasismique dans le contexte de l’Eurocode 8.
— Normes et principes de calcul parasismique, incluant l’Eurocode 8.
— [Disponible en PDF / Bibliothèque universitaire]
5 Roux, J.-P., et al.. Pratique du BAEL 91 : cours avec exercices corrigés.
— Bases réglementaires françaises du béton armé et exemples pratiques.
6 Ngapgue, F. (2017‑2018). Béton I – notes de cours, ULPGL/FSTA.
— Support pédagogique sur le béton armé utilisé dans la formation locale.
7 Mikarego, E. (2018‑2019). Cours de béton armé I, ULPGL.
— Concepts de résistance et calcul en béton armé.
9 Kasondwa, M. K. (2021). Étude comparative d’un bâtiment R+5 avec et sans appuis parasismiques (mémoire), ULPGL‑Goma.
— Application locale de l’analyse sismique et vulnérabilité des bâtiments à Goma.
10 Hasan, A., Iqbal, K. I. M. I., Ahammed, S., & Ghosh, A. (2022). Nonlinear Time History Analysis for Seismic Effects on Reinforced Concrete Building. Nigerian Journal of Technological Development, 19(4).
— Étude appliquant l’analyse Time-History non linéaire à un bâtiment en béton armé.
11 Ozan Ince et al. (2025). Nonlinear time history and pushover analysis of a multi-storey reinforced concrete building. 4th Int. Civil Engineering & Architecture Conference.
— Étude combinant Time-History et analyse pushover d’un bâtiment multi-étages.
12 Étude de comportement sismique des structures en béton armé irrégulières en plan (Mémoire, Université de M’Sila).
— Analyse de l’effet des irrégularités en plan sur la réponse sismique.
13 Yilachew Getachew, Liu Yianhui & Tseganesh Abegaz (2021). Seismic evaluation of reinforced concrete building using nonlinear Time-History analysis. International Journal of Advanced Research.
— Analyse de performance sismique d’un bâtiment RC soumis à Time-History non linéaire.
Directeur & Encadreur
Directeur: David MUGANZAEncadreur: KUBUYA Patient BINWA
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON