Construction en Zone Sismique - Socotec

LA CONSTRUCTION EN ZONE SISMIQUE

Journée PS – La Rochelle/T1/ 5 septembre 2005

FRANCE : SÉISME DE ROGNES (1909)


FRANCE : SÉISME D ’ANNECY (15 juillet 96)


HISTORIQUE (mondial) 1436 1531 1693 1737 1797 1908 1920 1923 1976 1980 1985 1995 1999 1999 1999 2001 2001

Naples Lisbonne Catane Calcutta Quito Messine Ganzu (ou Kan-sou) Tokyo Tangshan El-Asnam Mexico Kobe Quindio Izmit Chi-Chi Salvador Ahmedabad

Italie Portugal Italie Inde Équateur Italie Chine Japon Chine Algérie Mexique Japon Colombie Turquie Taïwan San Salvador Inde Journée PS – La Rochelle/T4/ 5 septembre 2005

≅

30 000 morts 30 000 morts 60 000 morts 50 000 morts 40 000 morts 65 000 morts 180 000 morts 143 000 morts 800 000 morts 3 500 morts 20 000 morts 5 000 morts 1 200 morts 18 000 morts 3 000 morts 1 000 morts 100 000 morts

SÉISME DE TURQUIE (août 1999)


ZONES D ’ACTIVITÉ EN EUROPE


HISTORIQUE (Europe de 1980 à 1995) Date 1980 1980 1980 1981 1981 1983 1983 1984 1984 1984 1986 1988 1992 1995 1995

Magnitude

Lieu Portugal (Açores) Mer Egée Iripinia (Italie du sud) Grèce (Athènes,Corinthe) Grèce (Alklonides) Grèce (Vonitsa) Belgique (Liège) Italie (Pérouse) Italie (Abruzzes) Italie (Abruzzes) Grèce (Kalamata) Grèce (Killini) Pays-Bas (Roermond) Grèce (Grevena) Grèce (Aigion)

6,8 6,4 6,8 6,8 6,8 6,2 4,7 5,3 5,4 5,8 5,9 5,8 6,9 6,5 6,5

Nombre de morts 56 1 4580 16 20 7 2 0 3 7 20 0 0 0 26

Coût financier (millions de F) > 60 > 150 > 150 > 150 > 150 Entre 30 et 60 > 120 > 150 > 60 > 150 > 150 > 150 > 780 > 150 > 150

4738

> 2550

TOTAL


HISTORIQUE (France du 13 au 21 janvier 99)


QU’EST-CE QU’UN SÉISME ?


MESURE DE L’IMPORTANCE D’UN SÉISME


COMPARAISON DES DIFFÉRENTES ÉCHELLES D’INTENSITÉ

MSK 1964

I

II

III

EMI *

I

II

III

MERCALLI (modifiée 1956)

I

JAPON

0

URSS acc. max. du sol en g

I 0,002

II

IV

III I

II 0,004

IV

V

IV

V

II III 0,008

V

III

VI VI

VII

VIII

VII VI

VIII

VII

IV

VIII

IX IX IX

V

XI

X

V

VI

VII

VIII

IX

0,015

0,03

0,06

0,13

0,25

0,5

XII

XI

X

XII

XI

VI

IV

* échelle macroscopique d'intensité utilisée dans les règles PS69

X

XII VII

X 1

XI 2

XII 4

.

** accélération moyenne du sol : il s'agit de la moyenne des accélérations enregistrées lors des tremblements de terre de même intensité.


MESURE DE L’IMPORTANCE D’UN SÉISME Échelles d’intensité :  échelle de Mercalli  échelle MSK

Échelles de magnitude :  échelle de Richter

2 M =1+ I 3 Durée (sec) Accélération γ (%g) Magnitude M Intensité I

2 I-II

3 V

2 9 5 VI-VII

12 22 6 VIII


24 37 7 IX-X

34 50 8 XI

DÉMARCHE DE LA PROTECTION SISMIQUE

DEUX OBJECTIFS :

⇒ PROTECTION DES VIES HUMAINES

⇒ LIMITATION DES DOMMAGES MATÉRIELS


DÉMARCHE DE LA PROTECTION SISMIQUE Avant le séisme Construction parasismique

Feedback Les enseignements obtenus après séismes Évolution des connaissances et de la réglementation Résultats des recherches


SÉISME

Après le séisme Analyse des conséquences

REGLEMENTATION SISMIQUE

Textes légaux et réglementaires

Loi n° 87-565 du 22 juillet 1987 Art. 41 Prévention des risques naturels Décret n° 91-461du 14 mai 199 Prévention du risque sismique OUVRAGES

A RISQUE NORMAL

A RISQUE SPECIAL

Exigence croissante de comportement sous séisme PROTECTION

CLASSES D’OUVRAGES

STATISTIQUE

A

B

C

INTRINSEQUE (spécifique)

INSTALLATIONS CLASSEES

D

DONT « SEVESO »

- INSTALLATIONS NUCLEAIRES DE BASE - CENTRALES NUCLEAIRES

Risque croissant RISQUE SISMIQUE

Zones sismiques : 0 Ia Ib II III

- Arrêté du 29 mai 1997 applicable aux bâtiments - Arrêté du 15 septembre 1995 applicable aux ponts - Règles PS 92 / NF P 06 - 013 - Règles PS - MI 89 / 92 NF P 06 – 014 - Guide AFPS 1992 pour les ponts

Analyse sismotectonique spécifique pour chaque site - Arrêté du 10 mai 1993 applicable aux installations classées - Règles fondamentales de sûreté - Règles applicables au génie civil des Centrales Nucléaires


DÉCRET DU 14 MAI 1991  Vise les bâtiments, équipements et installations nouveaux, qu’il répartit en deux catégories :  bâtiments à risque normal divisés en 4 classes (Cf. arrêté du 29 mai 1997)  bâtiments à risque spécial (Cf. arrêté du 10 mai 1993)

 Il donne le découpage du territoire national en 5 zones de sismicité croissante :  zone 0  zone Ia  zone Ib  zone II  zone III


DÉCRET DU 14 SEPTEMBRE 2000

 Il porte modification  du code de la construction  de l’habitation  du décret n° 91-461 du 14 mai 1991 relatif à la prévention du risque sismique.


CIRCULAIRE DU 31 OCTOBRE 2000 Cette circulaire précise que, pour les constructions soumises au contrôle technique obligatoire, le champ du contrôle technique obligatoire s’étend sans ambiguïté au contrôle du respect des règles de construction parasismique.Ce En outre, pour les maîtres d’ouvrages publics, le CCTG applicables aux marchés publics de contrôle technique retient d’office la réalisation des missions L + S + PS en zone sismique.


DÉCRET DU 14 MAI 1991


NOUVEAU ZONAGE


NOUVEAU ZONAGE


NOUVEAU ZONAGE


ARRÊTÉ DU 29 MAI 1997 • Prescrit l'application de la norme NF P 06-013

Article 3 : bâtiments existants

«Règles de construction parasismique, applicables aux bâtiments», dites règles PS92.

• Fixe les valeurs minimales de l'accélération nominale aN en fonction de la zone de sismicité et de la classe du bâtiment.

• Définit les règles de classification des bâtiments nouveaux dans les quatre classes A, B, C et D.

• Accepte l'application des règles PS-MI 89, révisées 92 (norme NF P 06-014) en substitution aux règles PS92 pour les maisons individuelles situées en zone de sismicité II au plus.

• Précise, à son article 3, les conditions dans lesquelles les règles PS92 s'appliquent lors d'interventions sur des bâtiments existants.

Les règles PS92 s'appliquent, lors d'interventions sur bâtiments existants si l'on procède :

• Au remplacement total des planchers en superstructures. • Aux additions par juxtaposition de locaux : à des bâtiments existants de classes C ou D, dont elles sont désolidarisées par des joints, à des bâtiments existants de classe B dont elles sont, ou non, solidaires.

• Pour la totalité des bâtiments, additions éventuelles comprises, à au moins une des conditions suivantes : addition par surélévation avec création d'au moins un niveau supplémentaire, même partiel (classes B, C ou D), addition par juxtaposition de locaux solidaires sans joint aux bâtiments de classes C ou D, création d'au moins un niveau intermédiaire dans des bâtiments de classes B, C ou D.


DOCUMENTS TECHNIQUES  Règles parasismiques applicables aux bâtiments : ⇒ règles PS 92 (Norme-DTU NF P 06-013)  Règles simplifiées applicables aux maisons individuelles et bâtiments assimilés, situés en zones de sismicité II au plus : ⇒ règles PS-MI 89 révisées 92 (Norme-DTU NF P 06-014)  Guide AFPS 92 pour la protection parasismique des ponts.


CHOIX DU SITE (faille)


GLISSEMENT DE TERRAIN : séisme de Chichi - Taiwan


LIQUÉFACTION : séisme de Chichi - Taiwan


CHOIX DU SITE (rebord de crête)


RÉGULARITÉS La régularité en plan d’un bâtiment est nécessaire pour éviter les trop fortes torsions d’axe vertical. Il faut éviter d’excentrer les masses, par exemple, par des cages d’escaliers extérieures aux bâtiments. La régularité dans le plan vertical est nécessaire pour la bonne répartition des charges sur l’ensemble des éléments de contreventement.


BATIMENTS DE GRANDES DIMENSIONS HORIZONTALES


VUE EN PLAN : BATIMENTS À UN AXE DE SYMÉTRIE


LARGEUR DES JOINTS PARASISMIQUES

Zone

Ia

Ib

II

III

Largeur (cm)

4

4

6

6


SÉCURITÉ VIS-A-VIS DES DÉFORMATIONS

d’ =

h pour tout déplacement différentiel 100

entre 2 niveaux consécutifs de hauteur h


COUP DE FOUET


FRACTIONNEMENT DES BATIMENTS PAR DES JOINTS PARASISMIQUES


CONCEPTION DES JOINTS PARASISMIQUES


POSITION DES MASSES


OSCILLATEUR SIMPLE NON AMORTI m

k

T = 2π

f=

m k

Masse m en tonne Raideur k en kN/m

1 (en hertz) T

ω = 2πf = 2π / T (en radian/seconde)


OSCILLATEUR SIMPLE AMORTI SOUMIS À UNE FORCE f(t)

- masse m - raideur k - amortissement C

L ’équation du mouvement u(t) est :

mu + Cu + ku = f ( t )

mu + Cu + ku = f ( t ) Journée PS – La Rochelle/T39/ 5 septembre 2005

OSCILLATEUR MULTIPLE NON AMORTI SOUMIS À DES OSCILLATIONS LIBRES

La recherche des modes propres revient à résoudre : |K-ω2M| = 0


ACCÉLÉRATION SPECTRALE

R(T) = aNRD (T)ρτ - accélération nominale aN - ordonnée du spectre de dimensionnement RD(T) - coefficient lié à la topographie τ - coefficient correctif d ’amortissement ρ


SPECTRES DE DIMENSIONNEMENT NORMALISÉS


ACCÉLÉRATION NOMINALE CLASSES D’OUVRAGES

ZONES DE SISMICITÉ

A

B

C

D

0

/

/

/

/

Ia

/

1,0

1,5

2,0

Ib

/

1,5

2,0

2,5

II

/

2,5

3,0

3,5

III

/

3,5

4,0

4,5


COEFFICIENT CORRECTIF D’AMORTISSEMENT Matériau

 5  0,4 ρ =   ζ

Pourcentage d’amortissement critique ζ (%)

Acier soudé Acier boulonné Béton non armé Béton armé et/ou chaîné Béton précontraint Bois lamellé collé Bois boulonné Bois cloué Maçonnerie armée Maçonnerie chaînée Journée PS – La Rochelle/T44/ 5 septembre 2005

2 4 3 4 2 4 4 5 6 5

COEFFICIENT DE SITE


COEFFICIENT DE COMPORTEMENT BÉTON ARMÉ Bâtiments réguliers

Bâtiments moyennement réguliers

Bâtiments irréguliers

Structures dont le contreventement est assuré uniquement par des voiles

3,5

3

2,45

Structures dont le contreventement est assuré uniquement par des voiles

5

4,25

3,5

2,5

2,10

1,75

Maçonnerie porteuse armée et chaînée

3

2,55

2,10

Ossature avec remplissage à postériori

1,5

1,3

1,05

Types de structures

Maçonnerie porteuse chaînée

Structures mixtes (contreventement assuré par des voiles et des portiques ou de la maçonnerie

1 = q

V  ∑ i   qi 

2

∑ Vi2

Structures fonctionnant en console verticale à masses réparties prédominantes (cheminées, tours …)

3

2,55

2,10

Structures comportant des transparences

-

2 à 3

1,5 à 2,5


COEFFICIENT DE COMPORTEMENT BÉTON ARMÉ

Pour les structures contreventées par des voiles ou comportant des transparences, on ne peut prendre en compte la valeur maximum du coefficient de comportement qu’après avoir effectué la vérification de compatibilité des déformations.

Dans le cas contraire, on adopte les valeurs plus restrictives du tableau suivant :


COEFFICIENT DE COMPORTEMENT BÉTON ARMÉ

Types de structure

Bâtiment s régulier s

Bâtiments à régularité moyenne

Bâtiments irrégulie rs

3

2,55

2,1

1 + l /bt

0,85 (1 + l /bt)

0,7 (1 + l /bt)

2

1,7

Structures dont le contreventement est assuré uniquement par des l ≥voiles bt

l

bt < l 2bt l

b

<

<

bt

1,4 t


CLASSIFICATION DU SOL

Rocher sain Groupe a

Sols de résistance bonne à très bonne (sables, graviers compacts, marnes, argiles raides fortement consolidées...)

Groupe b

Sols de résistance moyenne (roches altérées, sables et graviers moyennement compacts, marnes ou argiles de raideur moyenne...)

Groupe c

Sols de faible résistance (sables ou graviers lâches, argiles molles, craies altérées, vases.)


CLASSIFICATION DU SITE Site S0

• sites rocheux • sols du groupe a en épaisseur inférieure à 15 mètres

S1

• sols du groupe a en épaisseur supérieure à 15 mètres • sols du groupe b en épaisseur inférieure à 15 mètres

S2

• sols du groupe b en épaisseur comprise entre 15 et 50 mètres • sols du groupe c en épaisseur inférieure à 10 mètres

S3

• sols du groupe b en épaisseur supérieure à 50 mètres • sols du groupe c en épaisseur comprise entre 10 et 100 mètres


CLASSIFICATION DU SITE TYPE DE SOL

ROCHERS

Vitesse des PénétroRésistanc Vitesse Pressiomètre ondes mètre SPT e Indice de des ondes Densité longitudinales Statique Nombre Comprescompressi de relative Résitanc de sion on cisaillemen Sous la Hors Pression (%) e coups Module limite simple (Cc) t nappe nappe (Mpa) (Mpa) (Mpa) (m/s) (Mpa) (m/s) (m/s)

Rochers sains et craies dures

Groupe a Sols granulaires compacts Sols de bonne à très bonne Sols cohérents (argiles ou résistance marnes dures) mécanique

> 15

> 30

Groupe c Sols de faible résistance mécanique

>5

> 10

> 20

>2

> 25

>2

> 0,4

50 à 100

2,5 à 5

1 à 10

6 à 20

1à2

5 à 25

0,5 à 2

> 2500

> 800 > 60

> 1800 > 400

>5

Rocher altéré ou fracturé Groupe b Sols de résistance mécanique moyenne

> 100

Sols granulaires moyennement compacts

5 à 15

Sols cohérents moyennement consistants et craies tendres

1,5 à 5

Sols granulaires lâches

<5

< 10

<6

<1

Sols cohérents mous (argiles molles ou vases) et craies altérées

< 1,5

<2

<5

< 0,5

10 à 30

> 1800

< 0,02

400 à 2500

300 à 800 1500 à 1800

40 à 60 150 à 400 0,1 à 0,4

> 800

500 à 800 1000 à 1800

0,02 à 0,10 < 40 < 150

< 0,1


> 0,10

< 1500

< 500

CLASSIFICATION DU SITE


PRISE EN COMPTE DES MASSES

Les masses à prendre en compte dans les calculs sont celles correspondant aux charges permanentes et à une fraction φ des charges d ’exploitation et des charges de neige.


PRISE EN COMPTE DES MASSES charges d’exploitation Type de bâtiments

Φ

Bâtiments d’habitation ou d’hébergement, bureaux et assimilés

0,20

Halles divers, salles d’exposition et autres locaux destinés au transit des personnes Salles de réunions, lieux de culte, salles et tribunes de sport, salles de danse et tout autre lieu avec places debout et utilisation périodique

0,25

Salles de classe, restaurant, dortoirs, salles de réunions avec places assises

0,40

Archives, entrepôts

0,80

Autres locaux non cités ci-dessus

0,65

Bâtiments industriels : • catégorie de charges a1 • catégorie de charges a2 • catégorie de charges a3

1 0 0,65

(Les 3 catégories de charges ci-dessus sont définies dans l’annexe 1 de la norme NF P06-001) Journée PS – La Rochelle/T54/ 5 septembre 2005

CLASSIFICATION DES BATIMENTS SELON LEUR RÉGULARITÉ

 Bâtiments réguliers  Bâtiments moyennement réguliers  Bâtiments irréguliers


CRITÈRES A REMPLIR PAR LES BATIMENTS RÉGULIERS OU MOYENNEMENT RÉGULIERS Descente de charges interrompue ⇒ NON


CRITÈRES A REMPLIR PAR LES BATIMENTS RÉGULIERS OU MOYENNEMENT RÉGULIERS 2 masses par niveau ⇒ NON


CRITÈRES A REMPLIR PAR LES BATIMENTS RÉGULIERS ∑ Iix x i2 + ∑ J jy y 2j

rx = 2

ry = 2

∑ Iix ∑ Iix x i2 + ∑ J jy y 2j

rx ≥ 2

ry 2 ≥

∑ J jy

L2x + L2y 8 L2x + L2y 8

2 − e0x

2 − e0y


CRITÈRES A REMPLIR PAR LES BÂTIMENTS RÉGULIERS


CALCUL DES BATIMENTS RÉGULIERS FORME FORFAITAIRE DU MODE FONDAMENTAL


CALCUL DES BATIMENTS RÉGULIERS PÉRIODE DE VIBRATION TYPE DE BATIMENT

PÉRIODE (seconde)

Ossatures (béton ou charpente métallique) non bloquées par un remplissage ou une maçonnerie

T = 0,10

H Lx

Contreventements par voiles de béton et/ou chaînés ou contreventements mixtes (voiles + portiques)

T = 0,08

H Lx

H Lx + H

T = 0,06

H Lx

H 2L x + H

Ossatures (béton ou charpente métallique) avec remplissage en maçonnerie ou avec palées triangulées


CALCUL DES BATIMENTS RÉGULIERS FORCES STATIQUES ÉQUIVALENTES α α ∑ mi zi f r = ρ0 m r z r 2α ∑ mi zi

R (T ) q

  T 32 ρ0 = max 1 + 0,10( ) ;1,10  TC  

pour les voiles

  T 32 ρ0 = max 1 + 0,05( ) ;1,05 TC  

pour les portiques

avec


CALCUL DES BATIMENTS RÉGULIERS TORSION D’AXE VERTICAL

e 'r = 0,10L r Z r


CALCUL DES BATIMENTS RÉGULIERS DÉPLACEMENTS

α α ∑ mi zi d r = ρ0 z r 2α ∑ mi zi

2

 T   R (T )  2π 


CALCUL DES BATIMENTS MOYENNEMENT RÉGULIERS FORME FORFAITAIRE DU MODE FONDAMENTAL


CALCUL DES BATIMENTS MOYENNEMENT RÉGULIERS ÉVALUATION DE LA PÉRIODE DE VIBRATION

2 m u ∑ i i Formule de Rayleigh :T = 2π ∑ mi u i


CALCUL DES BATIMENTS MOYENNEMENT RÉGULIERS FORCES STATIQUES ÉQUIVALENTES fr = mru r

∑ m i u i R (T ) 2 ∑ mi u i q

Pour ne pas avoir à tenir compte d’un mode complémentaire, on doit multiplier les valeurs de fr par le coefficient ρ0 :  T  ρ0 = 1 + 0,05   TC 

4

 T  ρ0 = 1 + 0,03   TC 

3

4

pour les contreventements par voiles 3

pour les portiques

f r = ρ0 m r u r

∑ m i u i R (T ) 2 ∑ mi u i q


CALCUL DES BATIMENTS MOYENNEMENT RÉGULIERS TORSION D’AXE VERTICAL

' er


= 0,10L r Z r

CALCUL DES BATIMENTS MOYENNEMENT RÉGULIERS DÉPLACEMENTS 2

 T d r = ρ 0 u r ∆  R (T )  2π  avec : ρ0 :

 T  1 + 0,05   TC 

4

ρ0 :

 T  1 + 0,03   TC 

4

3

Pour les contreventements par voiles 3

Pour les portiques


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS

 Méthode spectrale  modélisation complète en 3 dimensions du bâtiments à l’aide de barres et d’éléments finis  modélisation simplifiée, dite modèle «brochette»


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS  Principaux logiciels français utilisés :  HERCULE  EFFEL  ROBOT  EPICENTRE


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS EXEMPLE  Bâtiment :  à usage d’habitation  25 mètres de hauteur  situé à Chambéry en Savoie  sol constitué de sable compact sur une épaisseur de 25 mètres environ.





Déformée - mode 1


Déformée - mode 2


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS EXEMPLE 3D : ACCÉLÉRATIONS PAR NIVEAU  Création, pour chaque direction de séisme X et Y, d’un cas obtenu par superposition quadratique des modes sélectionnés.  Par exemple :

• Sens X : cas 11 • Sens Y : cas 21 • Sens Z : cas 31 (obtenu en prenant un pourcentage de la valeur du poids propre)

• Charges permanentes : cas 1 • Charges d’exploitation : cas 2


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS EXEMPLE 3D : COMBINAISON DE NEWMARK SX = cas 1 + cas 2 ± cas 11 ± 0,3 cas 21 ± 0,3 cas 31 SY = cas 1 + cas 2 ± 0,3 cas 11 ± cas 21 ± 0,3 cas 31 SZ = cas 1 + cas 2 ± 0,3 cas 11 ± 0,3 cas 21 ± cas 31 Avec : • charges permanentes : cas 1 • charges d’exploitation : cas 2 • séisme X : cas 11 • séisme Y : cas 21 • séisme Z : cas 31


CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS EXEMPLE 3D : COEFFICIENT DE COMPORTEMENT Le bâtiment étant irrégulier et de hauteur inférieure à 28 m, le coefficient de comportement est pris égal à 1,5 pour les directions horizontales. Ainsi, la compatibilité des déformations n’aura pas à être effectuée.   19  l   = 1,5 q = 0 ,7  1 +  = 0 ,7  1 +  16 , 5  bt   Les efforts (et non les déplacements) sont divisés par 1,5. Pour la direction verticale, q = 1 Journée PS – La Rochelle/T80/ 5 septembre 2005

CALCUL DES BATIMENTS IRRÉGULIERS EXEMPLE 3D : EFFORTS À LA BASE CAS

X

Y

Z

1

0

0

21210

2

0

0

2995

11

6430

0

0

12

0

6570

0

13

0

0

6380

Sens X :

6430

= 0,295

21210 + 0,2 x 2995 6570 Sens Y : 21210 + 0,2 x 2995 = 0,301 Journée PS – La Rochelle/T81/ 5 septembre 2005

EXEMPLE 3D : EFFORTS DANS LES VOILES

V = 892 kN

V = 986 kN

N = 2044 kN

N = 2614 kN

M =1427 m.kN

M =2696 m.kN


EXEMPLE 3D : FERRAILLAGE DANS LES VOILES Ferraillage horizontal


INTERACTION SOL - STRUCTURE

 Deux méthodes sont le plus utilisé pour les bâtiments fondés sur radiers rectangulaires :  la méthode de Rosenblueth  la méthode de Deleuze.


INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE ROSENBLUETH  Données concernant le bâtiment  la dimension en plan du bâtiment dans le sens X : LX  la dimension en plan du bâtiment dans le sens perpendiculaire Y : LY  la hauteur du bâtiment : h  la masse totale du bâtiment : Mb Le rapport LX/LY doit être compris entre 0,1 et 10. Cette fourchette assez lâche permet donc de calculer les semelles filantes. Journée PS – La Rochelle/T85/ 5 septembre 2005

INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE ROSENBLUETH  Données concernant le sol concernant le sol  le module dynamique transversal : G  le coefficient de Poisson : ν  la masse volumique : ρ


INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE ROSENBLUETH - PROGRAMME ISS


INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE ROSENBLUETH - PROGRAMME ISS


INTERACTION SOL-STRUCTURE MÉTHODE DE DELEUZE  Données concernant le bâtiment  la dimension en plan du bâtiment dans le sens X : Lx  la dimension en plan du bâtiment dans le sens Y : LY  la fréquence propre du mode fondamental dans chaque sens : fX, fY et fZ Le rapport LX/LY doit être compris entre 0,5 et 2. (la méthode de Deleuze a été établie pour des fondations circulaires puis extrapolée aux fondations rectangulaires). Journée PS – La Rochelle/T89/ 5 septembre 2005

INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE DELEUZE  Données concernant le sol  le module dynamique transversal : G  le coefficient de Poisson : ν  la masse volumique : ρ


INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE DELEUZE : PROGRAMME ISS


INTERACTION SOL - STRUCTURE MÉTHODE DE DELEUZE : PROGRAMME ISS


FONDATIONS

Les points d’appui d’un même bloc doivent être solidarisés par un réseau bidimensionnel de longrines (ou tout autre système équivalent) tendant à s’opposer à leur déplacement relatif dans le plan horizontal


FONDATIONS On peut considérer que les poutres du plancher inférieur d’une construction peuvent jouer le rôle de longrines si elles sont situées à une distance de la sous-face des semelles ou des massifs inférieure à 1,20 m. Un dallage armé correctement peut éventuellement remplacer les longrines. Journée PS – La Rochelle/T94/ 5 septembre 2005

FONDATIONS PROFONDES

 L’emploi de fondations profondes inclinées est interdit.


FONDATIONS PROFONDES : PIEUX  Armatures longitudinales (sur toute la longueur)

• Nombre minimal de barres : 6 • Diamètre minimal : 12 mm • Section totale rapportée à la section nominale du pieu : -minimum : sols de type a ou b : 0,5 % -Minimum : sols de type c : 0,6 % -maximum : 3 %


FONDATIONS PROFONDES : PIEUX  Armatures transversales • diamètre minimal : 6 mm • pourcentage minimal en volume : − − − − −

0,6 % en partie courante 0,8 % en zone critique espacement maximal de nu à nu des spires ou des cerces : s’ = 12 fois le diamètre des barres longitudinales en partie courante s’ = 10 cm en zone critique


FONDATIONS PROFONDES : PIEUX


FONDATIONS PROFONDES : CALCUL Méthode applicable aux :  pieux en béton moulé dans le sol et pieux exécutés à la tarière creuse  barrettes en béton moulé dans le sol  puits  pieux battus préfabriqués en béton armé  pieux battus métalliques tubulaires, pieux H, caissons de palplanches ou palplanches  micropieux et pieux injectés sous pression Journée PS – La Rochelle/T99/ 5 septembre 2005

FONDATIONS PROFONDES : CALCUL


FONDATIONS PROFONDES : CALCUL


FONDATIONS PROFONDES : CALCUL aN (m/s2)

£1

1,5

2

³3

G / Gmax

0,80

0,65

0,50

0,40

Sol monocouche : Ts = 4H

ρ G

Sol multicouche : Ts =

4H ∑GiHi ∑ρiHi Journée PS – La Rochelle/T102/ 5 septembre 2005

FONDATIONS PROFONDES : CALCUL Pieu appuyé en pointe :

d max

2 ρ  2H  2  Ts  = λ   aN = λ   aN G π   2π 

M max

2 ρ  Ts  =λ  EI a N = λ EI a N G  4H 


FONDATIONS PROFONDES : CALCUL Pieu flottant :

2

d max

T  = λ  s  aN  2π  2

M max

 ρ  2H  2  π H − h   aN  = λ  1 − sin  π   2 H  G 

  π H − h  −   1 sin   2 H  

 ρ  π H − h  = λ −   1 sin EI a N    2 H  G 

  π H − h  −   1 sin   2 H  

T  = λ  s  EI a N  4H 


PAROIS D’INFRASTRUCTURES MÉTHODE DE MONONOBÉ-OKABÉ Poussée dynamique globale :

Pad =

K ad =

1 2( γH 1 ± σ V) K ad 2

cos

2

(φ − θ ) 

cos θ 2

1 + 

sin φ sin (φ − β − θ ) cos θ cos β

−2

 


BÉTON ARMÉ Distinction entre éléments principaux et éléments secondaires Élément principal : Élément qui intervient dans la résistance aux actions sismiques d’ensemble ou dans la distribution de ces actions au sein de l’ouvrage. Élément secondaire : Élément structural n’apportant pas de contribution significative à la résistance aux actions sismiques d’ensemble ou à leur distribution.


BÉTON ARMÉ Zone critique : Partie d’un élément structural principal dans laquelle des concentrations de déformations ou de sollicitations sont susceptibles de se produire.

Confinement : Volume de béton pourvu d’armatures transversales disposées à s’opposer au gonflement du matériau sous l’effet des contraintes de compression ainsi qu’au flambement des armatures.


BÉTON ARMÉ Distinction poteau - mur En désignant par a et b respectivement la petite et la grande dimension d’une pièce : • si b < 4a, la pièce est considérée comme un poteau • si b > 4a, la pièce est considérée comme un mur


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (sans remplissage)


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (sans remplissage) Les rotules plastiques doivent apparaître dans les poutres avant que dans les poteaux, sous peine de voir se former des mécanismes.


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (sans remplissage) Pour cela, il faut vérifier, pour chacune des orientations possibles de l’action sismique :


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage) Lors des séismes, ces bâtiments, extrêmement répandus, présentent des désordres importants, principalement pour 2 raisons :

•

non prise en compte dans les calculs de la présence des panneaux de remplissages qui raidissent de façon importante l’ensemble de la structure, très souvent de façon défavorable,

•

mauvaise exécution de la maçonnerie.


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage)

Les principaux types de désordre sont :

• • •

le cisaillement des poteaux, l’écrasement des remplissages près des nœuds, la fissuration en croix des panneaux de remplissage.


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage) Fonctionnement :


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage) Torsion éventuelle :


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage) Poussée au vide :


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS EN PORTIQUES (avec remplissage) Poteau d’angle :


BÉTON ARMÉ POTEAUX b < 4a (a petit côté)

poteau quelconque : a > 25 cm b > 25 cm B = ab > 625 cm2 cela se traduit pour un poteau circulaire par : Φ > 28 cm


BÉTON ARMÉ POSITION RELATIVE POTEAU / POUTRE


BÉTON ARMÉ POTEAUX - RÉGIONS CRITIQUES






BÉTON ARMÉ POTEAUX - ARMATURES

1% ≤ ρ0 ≤ 5%


BÉTON ARMÉ POTEAUX - RECOUVREMENT DES ARMATURES La longueur de recouvrement des barres est à majorer de 30 % en zone non critique et de 50 % en zone critique.

f lS = e Φ 4τsu

lS =

fe

4τ su

Φ

2 est la contrainte limite d' adhérence : 0.6 τ τ = ψ 2 τsusuest la contrainte limite d' adhérence : τ su su = 0.6ψ s f tjs f tj


BÉTON ARMÉ POTEAUX - ARMATURES EN ATTENTE


BÉTON ARMÉ POTEAUX - ARMATURES TRANSVERSALES Les armatures transversales doivent satisfaire aux conditions suivantes :

• •

•

diamètre minimal : 8 mm zones critiques : volume minimal d’armatures 0,8 % et espacement maximal égal à min (8φl, 0,25 a, 15 cm) partie courante : espacement maximal égal à min (12φl, 0,5 a, 30 cm)


BÉTON ARMÉ POTEAUX


BÉTON ARMÉ POTEAUX - VÉRIFICATION AUX CISAILLEMENT

At bst

At bst

τu - 0,3kfti en zone courante = 1,25 0,9fed

= 1,25

τu

en zone critique

0,9fed


BÉTON ARMÉ POTEAUX D ’ANGLE - EFFET P-∆


BÉTON ARMÉ TRANSPARENCE


BÉTON ARMÉ POTEAUX COURTS


BÉTON ARMÉ POUTRES Poutres coulées en place : a > 25 cm

b > 25 cm

B = ab > 625 cm2

âme des poutres : bw > 15 cm Poutres préfabriquées : a > 20 cm

b > 20 cm

B = ab > 400 cm2

âme des poutres : bw > 15 cm


BÉTON ARMÉ POUTRES - RÉGIONS CRITIQUES 

Les parties des poutres, si elles existent, dans lesquelles le calcul sismique conduit à disposer des armatures de compression



Les régions voisines des sections de moment maximal sous les actions sismiques seules (régions d’extrémité non libres



La fissuration en croix des panneaux de remplissage


BÉTON ARMÉ POUTRES - RÉGIONS CRITIQUES






BÉTON ARMÉ POUTRES - ARMATURES 1,4

≤ ρ0 ≤ 0,025

fe


BÉTON ARMÉ POUTRES - ARMATURES Il faut respecter les deux conditions supplémentaires suivantes : 

au moins ¼ de la section des armatures sur appuis doit être prolongé sur toute la portée



dans les zones critiques, la section des armatures comprimées doit être au moins égale à la moitié de celle des armatures tendues


BÉTON ARMÉ POUTRES - RECOUVREMENT DES ARMATURES

La longueur de recouvrement des barres est à majorer de 30 % en zone non critique et de 50 % en zone critique. lS =

fe Φ 4τsu

τSu est la contrainte limite d’adhérence : τSu = 0,6 ψ2sfti


BÉTON ARMÉ POUTRES - ARMATURES TRANSVERSALES


BÉTON ARMÉ POUTRES - ARMATURES TRANSVERSALES Les premières armatures transversales doivent être disposées à 5 cm au plus du nu de l'appui ou de l'encastrement. Dans les zones critiques, les armatures transversales doivent satisfaire aux conditions suivantes :

• •

diamètre minimal : 6 mm espacement maximal = min (24 φt, 8 φl, 0,25d)

En zone courante l’espacement des armatures transversales doit être inférieur à d/2.


BÉTON ARMÉ POUTRES - ARMATURES TRANSVERSALES


BÉTON ARMÉ POUTRES - VÉRIFICATION AUX CISAILLEMENT

At bst

At bst

τu - 0,3kfti en zone courante = 1,25 0,9fed

= 1,25

τu

en zone critique

0,9fed


BÉTON ARMÉ NŒUDS D ’OSSATURES La bonne tenue d’une structure à portiques sous séisme dépend en grande partie de la bonne conception des nœuds de la structure.

Les noeuds sont très vulnérables en cas de séisme. Ils sont soumis à des efforts alternés très importants et doivent pouvoir continuer à transmettre aux poteaux et aux poutres les efforts pour lesquels ils ont été calculés.


BÉTON ARMÉ NŒUDS D ’OSSATURES Il en découle, le plus souvent, un ferraillage très important. Il faut veiller à ce qu’il soit possible de mettre en place ce ferraillage et ensuite couler le béton ! Quelquefois, il est nécessaire d’augmenter les dimensions du noeud pour pouvoir disposer toutes les barres. La section la plus importante des armatures transversales des poteaux inf. et sup. est prolongée dans le noeud.


BÉTON ARMÉ NŒUDS D ’OSSATURES


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS A MURS PORTEURS Rappel : Pour qu’un élément soit considéré comme mur il faut que sa largeur soit au moins égale à 4 fois son épaisseur. Celle-ci doit être supérieure à 15 centimètres pour éviter un risque d’instabilité latérale.


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS A MURS PORTEURS Régions critiques

•

celles situées à la base des murs habituellement sur une hauteur étage et dont la hauteur n’excède pas la largeur lw des trumeaux

•

celles situées au niveau d'un changement notable de la section de coffrage.


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS À MURS PORTEURS Vérification des contraintes normales :


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS A MURS PORTEURS Murs non armés


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS A MURS PORTEURS Murs non armés


BÉTON ARMÉ CONSTRUCTIONS A MURS PORTEURS Linteaux


BÉTON ARMÉ PLANCHERS Comportement en poutre


BÉTON ARMÉ PLANCHERS Comportement en double console


BÉTON ARMÉ PLANCHERS Comportement en voûte de décharge


MAÇONNERIES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX • • • • •

les moellons de pierre les pierres de taille les briques et blocs de terre cuite les blocs de béton les blocs de béton cellulaire

• les maçonneries chaînées • les maçonneries armées


MAÇONNERIES CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX

DISPOSITION DES CHAINAGES HORIZONTAUX :

• • •

Au niveau des fondations éventuellement Au niveau de chaque plancher Au niveau haut


MAÇONNERIS CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX DISPOSITION DES CHAINAGES VERTICAUX :

•

A tous les angles saillants ou rentrants de la construction

• •

Au jonctions de murs Pour encadrer les baies de hauteur supérieure ou égale à 1,80 mètre


MAÇONNERIES CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX

ÉPAISSEUR BRUTE MINIMALE :

• •

15 cm pour les murs en éléments pleins 20 cm pour les murs en éléments creux


MAÇONNERIES CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX DIMENSIONS ENTRE CHAINAGES PARALLÈLES :

• • •

Dimensions inférieures ou égales à 5 m Superficie inférieure ou égale à 20 m2 Longueur de la diagonale inférieure ou égale à : – 40 fois l’épaisseur brute pour les murs en éléments pleins – 25 fois l’épaisseur pour les murs en éléments creux


MAÇONNERIES CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX Chaînages horizontaux :


MAÇONNERIES CHAINÉES ÉLÉMENTS STRUCTURAUX Nœuds de chaînages :


RÈGLES PS-MI 89 révisées 92 Les dispositions constructives des règles PS-MI ne sont exigibles que pour autant que l'entreprise les préfère aux Règles PS 92. En d'autres termes, il est loisible à l'entreprise de choisir entre :

• •

l'application des Règles PS 92 leur remplacement par les dispositions constructives forfaitaires des Règles PS-MI dans leur domaine d'application.


RÈGLES PS-MI 89 RÉVISÉES 92 OUVRAGES CONCERNÉS Toutes les conditions suivantes sont satisfaites :

• • •

Bâtiments implantés en zones Ia, Ib ou II

• •

Hauteur h limitée (Cf. figure ci-après)

Bâtiments de la classe B Bâtiments fondés sur des sols de forces portantes ultimes supérieures ou égales à 0,25 MPa. Charges d’exploitation n’excédent pas 2,5 kN/m2


RÈGLES PS-MI 89 révisées 92 OUVRAGES CONCERNÉS Hauteur du bâtiment


RÈGLES PS-MI 89 RÉVISÉES 92 CONTENU TECHNIQUE • • • • • • • • •

Implantation sur le site Configuration en plan Configuration en élévation Conception de contreventement Conception des vides sanitaires Conception des balcons Conception des maisons en maçonnerie ou béton banché Conception des escaliers Conception des cheminées


Construction en Zone Sismique - Socotec

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