4 Les Normes Sismiques Par Alain SIMON [Mode de Compatibilité]

Nom de la manifestation

SEISMES ET CONSTRUCTIONS

MONTPELLIER le 5 Juin 2015

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Introduction

Qu’est-ce qu’un séisme ?

Un séisme est une libération brutale de l'énergie potentielle accumulée dansles roches par le jeu des mouvements relatifs des différentes parties del'écorce terrestre (les plaques lithosphériques). Lorsque les contraintesdépassent un certain seuil, une rupture d'équilibre se produit et donnenaissance aux ondes sismiques qui se propagent et atteignent la surface dusol, mettant ce dernier en vibration.

Source: SETRA

Définie en 1935 par Richter, pour mesurer l'énergie des séismes, lamagnitude est fonction de l'amplitude maximum qu'enregistrerait unsismographe étalon placé à 100 km de l'épicentre.Les séismes de magnitude inférieure à 3 - 3.5, même proches de la surface,même à l'épicentre, ne sont en général pas ressentis par l'homme.En France, on enregistre environ 1500 séismes par an, dont plus d'unedizaine de magnitude supérieure à 4, dont la provenance est la France oules pays limitrophes.

La magnitude

Présentation RESIREP – 5 Juin 2015

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Introduction

Séismes enregistrés en France : localisation et magnitude


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Introduction

Exemples d’effets d’un séisme sur des structures de type bâtiment

Source: Darius Amir-Mazaheri


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Introduction




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Introduction




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Introduction




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Introduction




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Introduction




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Introduction

Exemples d’effets d’un séisme sur des ponts



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Introduction




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Introduction




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Introduction


Source: SETRA

Rupture par manque de confinement

Rupture par flexion/tranchant

Déplacements importants et échappement des appuis


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Conception parasismique

Différentes stratégies de conception parasismique

En comparaison d’autres types d’aléas plus courants (trafic, vent, effets thermiques...), les exigences de

base relatives au risque sismique apparaissent relativement permissives puisqu’il est question de non-

effondrement, de fonctionnalité d’urgence et de réparabilité. Afin de répondre à ces exigences de base,

l’Eurocode 8-2 ouvre la porte à trois types de conceptions qui impliquent des méthodes d’analyse

différentes, mais également des conséquences variables en termes de performance et de niveau

d’endommagement sismique. Il s’agit respectivement des conceptions dites « élastique », « ductile » ou

basée sur les principes d’isolation sismique et d’amortissement.

- conception élastique (ou à ductilité limité)

- conception ductile

- conception avec isolation sismique et amortissement

De coûts sensiblement différents, ces trois types de conception conduisent aussi à des comportements

sous séisme bien distincts et il appartient donc au maître d'ouvrage, en fonction du contexte (sismicité,

valeur attribuée à l’ouvrage, aspects stratégiques, organisation des secours) de se prononcer en faveur

de l'une ou l'autre.


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La conception élastique consiste à dimensionner la structure de façon à ce que les matériaux constitutifs restentdans leur domaine de comportement élastique. Avantageuse dans les zones peu sismiques, cette conceptions’avère généralement techniquement impossible ou d’un coût prohibitif dans les régions où le risque sismique estplus élevé. La notion de ductilité limitée élargit cette conception au delà du comportement idéalement élastique enautorisant des incursions limitées dans le domaine plastique des matériaux.

La conception ductile consiste à autoriser de larges incursions répétées et alternées dans le domaine plastiquedes matériaux dans certaines parties de l’ouvrage afin de dissiper de l’énergie et diminuer les niveaux d’effortstransmis au reste de la structure. Cela conduit à mettre en oeuvre des dispositions constructives particulièresdans les zones de dissipation d'énergie. Il convient de noter qu'un certain niveau d’endommagement est ici admis,car il optimise la réponse dynamique de la structure.

Enfin, le troisième type de conception est basé sur le principe d’isolation sismique et l’utilisation de dispositifsantisismiques dissipateurs d’énergie. La quasi-totalité de l'énergie du tremblement de terre est filtrée par lesisolateurs ou absorbée dans des dispositifs dissipateurs tandis que les éléments structuraux de l'ouvrage nesubissent en théorie aucun dégât, les matériaux constitutifs restant dans leur domaine élastique decomportement.En cas de séisme majeur, les dispositifs sont facilement inspectés et remplacés si nécessaire. En contrepartie, lescalculs de dimensionnement sont complexes. Enfin, le coût et l'entretien des dispositifs antisismiques et ladifficulté des calculs associés réservent généralement leur utilisation aux zones où l'aléa sismique est importantet/ou aux ouvrages à caractère exceptionnel en termes de dimensions ou d’enjeu socio-économiques. Cettesolution s’avère également généralement très intéressante et avantageuse dans le cadre du renforcementsismique des ouvrages existants car elle limite les interventions sur l’ouvrage.



Différentes approches de la conception parasismique

Conception élastique

Conception inélastique (coefficient de comportement q)

Utilisation d’amortisseurs

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Comportement élastique de la structure sous séisme. Aucune dissipation d’énergie.


EXIGENCES DE PERFORMANCES

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Exigences fondamentales et critères de conformité


EXIGENCES DE PERFORMANCES

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CRITERE DE CONFORMITE

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Les coefficients partiels sur les propriétés des matériaux, à utiliser (EC8-1 §5.2.4) pourestimer la capacité résistante des sections sous l’action sismique de dimensionnement (ELUaccidentel) sont:

γc = 1.30 pour le béton

γs = 1.00 pour les armatures

Définitions de l’EC8-1


TECHNOLOGIE

Appareils d’appui élastiques en caoutchouc fretté

Appareils à comportement indépendant de la vitesse

Amortisseurs à fluides visqueux

Connecteurs dynamiques- Transmetteurs

Ressorts-Amortisseurs Précontraints

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Dispositifs spéciaux



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Isolation à la base d’un bâtiment, au moyen d’appuis élastomère



LGV Perpignan-Figueras

Viaduc sur l’A9 (262 m)

Conception Parasismique - Exemples

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LGV Rhin-Rhône

Viaduc de la Lizaine (772 m)Viaduc des Epenottes (450m)



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Point fixe longi. : Culée C10 équipée de 10 amortiss eurs type BC H sous séisme Longi. : 6000 t à 2100 t

Précontrainte initiale des appareils : Efforts de service : F0 ~ 10x150 t = 1500 t

Séisme transversal : q ~ 2,5 Point Fixe


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Disposition des amortisseurs sur la culée C10 :� Aménagement spécifique pour entretien et démontage� Pièce de pont sur culée renforcée : Caisson

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Viaduc des Epenottes

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LGV Rhin-RhôneViaduc de la Lizaine (772 m)Viaduc des Epenottes (450 m)

Particularités

Zone sismique (an= 2m/s2)Lizaine : q = 2.3Epenottes : RAP



2727

Particularités

Tablier en bi-caisson mixtePiles : hauteur de 10 à 50mPoints fixes P5 - P6 Conception inélastique (q=2.3)Butées sismiques supprimées

Viaduc de la Lizaine (772 m)



2828

Viaduc de la Lizaine

Dispositions constructives contraignantes (Zone de rotule plastique)



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Appuis sphériques (MAURER)

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Viaduc de la Lizaine

Variante : Appuis MAURER reprenant les efforts sismi ques



3030

Viaduc des Epenottes (450 m)

Amortisseurs type RAP



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2 Butées sismiques

4 puits φφφφ5.00 m

Ressorts amortisseurs précontraints

(Longitudinaux)Ressorts amortisseurs précontraints

(Transv.)12 pieux φφφφ1.80 m

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Viaduc des Epenottes (450 m)

Amortisseurs longitudinaux type RAP sur culée point fixeAmortisseurs transversaux sur piles et culées



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Passerelle Haubanée (Paillon)

Analyse dynamique (confort) et sismique

Particularités

Tablier en caisson mixte à ht variableZone II - an = 2.5 m/s2Analyse sismique : q=1,75Fondations 4 pieux Phi 1200



3333

Ferraillage appui central



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Construction d’une cheminée de 100m en Italie (Ansaldo Energia) à Turano Lodigiano Bertonico (région de Milan)

Construction d’une cheminée en béton armé, de hauteur 100.50m, pour une centrale électrique SORGENIA

Fondation: semelle rectangulaire superficielle sur terrain renforcé par inclusions rigides

Double conduit métallique intérieur

Zone sismique

Réglementation: synthèse des codes italiens + Eurocodes + Règles EDF françaises sur les cheminées BA



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10. Exemples

Des modèles de calculs aux éléments finis detype coques ont été utilisés pour l’étudedétaillée des zones particulières (portes,carneaux, singularités géométriques…).


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10. Exemples

Expertise et recalculstatique + sismique du réfrigérant de 100m de Montceau les Mines (Groupe EON)


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Expertise et recalculstatique + sismique du réfrigérant de 100m de Montceau les Mines



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Analyse modale du réfrigérant

Expertise et recalculstatique + sismique du réfrigérant de 100m de Montceau les Mines



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10. Exemples

Etude sismique d’un château d’eau de 55m à Machecoul (Loire Atlantique)

Construction d’un château d’eau en béton armé, de forme hyperbolique ajourée de révolution, de hauteur 55m, pour le SIAEP Pays de Retz

Fondation: semelle annulaire sur 12 pieux Φ1100 de longueur 20m

Capacité de stockage d’eau 2500t

Zone sismique


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Analyse dynamique de la structure avec prise encompte de l’interaction structure de l’ouvrage / massed’eau oscillante, selon la méthode de Houzner.



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La jupe du château d’eauen cours de réalisation,au moyen d’un coffragegrimpant, alimenté parune grue à tour.



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Passerelle sur le boulevard du Breucq

Hypothèses de calculs des appuis en béton:

L’ouvrage est dimensionné conformément à l’Eurocode 8: il est situé dans une zone de faiblealéa sismique (zone de sismicité 2), avec une accélération maximale de référence au niveaudu sol agr=0,7 m/s². Le CCTP a fixé le coefficient d’importance: γI =1.

La vérification des fondations de l’ouvrage est faite dans l’hypothèse d’un comportementpurement élastique (coefficient de comportement q=1) : les seules dispositions constructivesà respecter sont alors celles de l’Eurocode 2. Les différentes composantes des fondationssont vérifiées au séisme comme un ELU accidentel, avec γc=1.3 et γs=1.

Les réactions d’appui dues aux charges sismiques sur la structure métallique sont donnéespar la descente de charges du calcul de charpente (modèle de calcul Eiffel).



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Passerelle sur le boulevard du Breucq

Spectre de réponse élastique horizontal:

Mode 1

Mode 2




Analyse modale de la passerelle (4 premiers modes représentés ici)

Analyse spectrale de la passerelleLes efforts sismiques EEd sont ensuite obtenus par combinaison quadratique des modes, de typeCQC, avec un nombre de modes suffisant pour intéresser 90% de la masse du tablier.Les différentes composantes EEd de l’action sismique sont finalement combinées.



Renforcement Parasismique - Exemples













































































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