Problématique et techniques de renforcement

Victor DAVIDOVICI

Problématique etTechniques de Renforcement

M.E.D.A.D. / Plan SéismeJournées Techniques 5 et 6 février 2008

TYPOLOGIEdes BATIMENTS

EXISTANTS

Bâti ancien antérieur à 1900

• Fondations (?)• Murs en maçonnerie• Murs en pan de bois ou de fer• Poteaux et piliers (pierre, brique, fonte, etc.)• Voûtes, planchers, • Charpentes de couvertures

Bâtiments construits 1945 à 1980

• Voiles et portiques B.A.• Portiques B.A. et remplissage

en maçonnerie• Structures préfabriquées :

éléments filaires et grands panneaux•Structure en charpente métallique

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Bâti de transition 1900 à 1940• Maçonnerie porteuse• Portiques B.A. et remplissage

en maçonnerie• Structure en charpente métallique

PS 69 : 1981 à 1995

Monuments historiques ou apparentés

Dom

aine

d’

endo

mm

agem

ent

maî

trisa

ble

Dom

aine

de

sauv

egar

de d

e v

ies

Bas niveau de performance

Pertes importantes

Haut niveau de performance

Faibles pertes

Classe D

Classe C

Classe B

Classe A

PS 92 EC 8

Classe I

Classe II

Classe III

Classe IV

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Disposant d’une représentation probabiliste de

l’aléa local et du coût de la protection,

et étant entendu qu’il n’y a de protection absolue possible,

la décision en matière de niveau de protection relève

d’un compromis économique et éthique

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Le compromis économique et éthique (niveau de protection) se pose dans les termes suivants :

Soit il n’y a rien à faire, le renforcement et/ou les réparations sont trop importants

et la démolition n’est pas d’une première urgence Les bâtiments restent inoccupés

Soit le bâtiment est « traité », c’est-à-dire(1) Renforcé et réparé en site occupé (!?!)

ou(2) Démoli et reconstruit

après une étude économique dans laquelle lescoûts globaux des deux solutions sont comparés

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Les niveaux de protection appropriés sont atteints en choisissant pour chacun des états limites,

une période de retour relative à l’action sismique [EC8-3/2.1-(3)P]

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Etat-limite de quasi-effondrement (NC) :

• La structure est fortement endommagée, avec une résistance et une rigidité latérales résiduelles faibles, bien que les éléments verticaux demeurent capables de supporter les charges verticales.

• La plupart des éléments non-structuraux se sont effondrés et en partie les éléments structuraux.

• Des déplacements permanents importants sont observés.

• La structure est proche de l’effondrement et ne résisterait vraisemblablement pas à un autre séisme, même d’intensité modérée.

Il s’agit plutôt de l’effondrement réel du bâtiment

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Etat limite de dommages significatifs (SD) :

• La structure est endommagée de manière significative, avec une certainerésistance et une certaine rigidité latérale résiduelle, les éléments verticaux étant capable de supporter les charges verticales.

• Les éléments non-structuraux sont endommagés, bien que les cloisonsde remplissage n’aient pas subi de rupture hors plan.

• Des déplacements permanents modérés sont observés.

• La structure peut supporter des répliques d’intensité modérée.

• La réparation de la structure est vraisemblablement non rentable.

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Etat limite de limitation des dommages (DL) :

• La structure n’est que faiblement endommagée, ses éléments structurauxn’ayant pas subi d’incursion post-élastique significative et conservantleurs propriétés de résistance et de rigidité.

• Les éléments non-structuraux, tels que les cloisons et les remplissages,peuvent relever une fissuration répartie, mais la réparation du dommagedemeure rentable.

• Les déplacements permanents sont négligeables.

• La structure ne requiert aucune mesure de réparation.

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(NC) : 2475 ans, le spectre correspondant à une probabilitéde dépassement de 2% en 50 ans,

(SD) : 475 ans, le spectre correspondant à une probabilitéde dépassement de 10% en 50 ans,

(DL) : 225 ans, le spectre correspondant à une probabilitéde dépassement de 20% en 50 ans

E

225

Pas 225

475

2475

0.8

0.2

0.1

0.02

Prob (475/pas 225)=0.1/0.2 = 50%

Prob(2475/pas225)= 0.02/0.2 = 10%

Niveaux de performance et comportements d’une construction

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Déplacement latéral

Effo

rt t

ranc

hant

tot

al à

la b

ase

Effondrement

ΔE

Déplacement limite

avant effondrement

ΔSV

Sauvegarde de vies

ΔFA

Fonc

tionn

alité

assu

rée

Δ FSV

= 2,

5 0 / 00

/ Fe

E 5

00

Fonc

tionn

emen

t des

ser

vice

s vi

taux

V

Dq = 1 qmin = 1,5 q = 2 à 6 (?)

IV III II I

Coefficients d’Importance γI

Classe de bâtiments

0,811,4 1,2

Opérationnel

Continuitéde l’occupation

RéparableProtectiondes vies

Apparition desdommages

Ruine

BâtimentsScolaires

NCSDDL

Site / Sols ASpectres élastiques C/III: PS92 / Spécifiques du site

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Site Sols ASpectres de calculs C/III: PS92 / Spécifiques du site

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225

Accé

léra

tion

(cm

/s²)

SD : 0,416 g

DL : 0,314 g

Site Sols BSpectres élastiques C/III : PS92 / spécifiques du site

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Site Sols BSpectres de calculs C/III : PS92 / spécifiques du site

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225

Accé

léra

tion

(cm

/s²)

SD : 0,492 g

DL : 0,371 g

Site Sols CSpectres élastiques C/III: PS92 / spécifiques du site

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Site Sols CSpectres de calcul C/III: PS92 / spécifiques du site

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Accé

léra

tion

(cm

/s²)

SD : 0,545 g

DL : 0,410 g

225

Site Sols DSpectres élastiques C/III: PS92 / Spécifiques du site

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Site Sols DSpectres de calcul C/III: PS92 / Spécifiques du site

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Accé

léra

tion

(cm

/s²)

SD : 0,582 g

DL : 0,439 g

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J.D.

Env. 6,00Env. 6,00 Env. 6,00

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Représentation schématique des ossatures en « Tabourets CM »

R+1

R+3

RdCh.

R+2

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HYPOTHESES POUR DILLON 1

• NOMBRE DE NIVEAUX COMPRIS TOITURE 4• HAUTEUR TOTAL DE LA CONSTRUCTION : 11 mètres• HAUTEUR ENTRE NIVEAU (COMPRIS DALLE) : 2,7 mètres• LONGUEUR TOTALE (JOINT DE DILATATION NEGLIGE) : 72 mètres• LARGEUR TOTALE D’UN NIVEAU : 9,2 mètres

• NOMBRE DE TABOURETS MIS EN OEUVRE : 3LONGUEUR DE PLANCHER PRISE EN COMPTE 24 mètresEMPRISE DES TABOURETS EN PLAN 10x10 mètres

• ACIER S275 JR

• DEPLACEMENT EN TETE DE LA STRUCTURE PROJETEE H/300

Env. 6,00

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3,00

6,00

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3,00

8,80

Largeur Bloc

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VISUALISATION DE LA MODELISATION D’UN TABOURET.

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C&E Ingénierie des structuresConstruction et Environnement

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Représentation en coupe schématique transversale de l’ossature CM du « Tabouret »

Équilibrage de l’action horizontale en butée

Reprise du renversement par les pieux de fondations

REPRESENTATION EN COUPE SCHEMATIQUE LONGITUDINALE DE L’OSSATURE EN TABOURET

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LES “OSSATURES – TABOURETS” EN CHARPENTE METALLIQUE SONTLIAISONNEES AU BATIMENT EXISTANT PAR DES CONNECTEURSCLAVETES DANS LES DALLES EXISTANTES A CHAQUE NIVEAU.

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PROFILES MIS EN OEUVRE

HEA340

HEA340

HEA200H

EA

180

HE

A18

0H

EA

180

HE

A20

0H

EA

200

HE

A20

0H

EA

200

HEA200

HE

A18

0

HEA180

HEA180

HE

A18

0 HEA180

HEA180

HEA340

HEA340

HEA200

HE

A18

0H

EA

180

HE

A18

0

HE

A20

0H

EA

200

HE

A20

0H

EA

200

HEA200

HE

A18

0

HEA180

HEA180

HE

A18

0 HEA180

HEA180

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA200

HEA20

0

HEA200HEA20

0

HEA200HEA20

0

HEA200

HEA20

0

HEA200

HEA20

0

HEA200HEA20

0

HEA200HEA20

0

HEA200

HEA20

0HEA200

HEA260

HEA200

HEA260

HEA200

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Date 06/01/08

Déplacements (cm)

Noeuds DFilaires DSurfaciques D

3.03

2.72

2.42

2.12

1.82

1.51

1.21

0.91

0.61

0.30

0.00

0.00

3.03

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Visualisation des déplacements


Date 06/01/08

Contraintes (MPa)

Filaires sv 235.75

212.25

188.75

165.25

141.75

118.25

94.75

71.25

47.75

24.24

0.74

0.74

235.75

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Visualisation des contraintes


Date 06/01/08

Efforts (T)

Appuis FY 140.79

111.62

82.45

53.28

24.10

-5.07

-34.24

-63.41

-92.58

-121.75

-150.93

-150.93

140.79

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Actions verticale aux appuis - pieux


Date 06/01/08

Efforts (T)

Appuis FX -76.40

-79.32

-82.24

-85.16

-88.08

-91.00

-93.92

-96.84

-99.76

-102.68

-105.60-105.60

-76.40

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Actions horizontale aux appuis - pieux


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JD

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JD

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JD

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Poteau libre sur toute la hauteur du niveau su niveau

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0,10 g 0,40 g

h = hauteur libre

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Poteau bloqué sur ¾ de la hauteur du niveau

h ¾ h

¾ h

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0,10 g 0,40 g

1/4

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h = hauteur libre3/4

Renforcementavec TFC

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Annecy 15 juillet 1996Renforcement après séisme

Bâtiment d’habitations

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x x

x x

x x

Tirants 12T14

Tirants 12T14

Tirants 12T14

Renforcement extérieur par corsetage

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Tirants 12T14

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Renforcement bâtiment bureauxpar voiles extérieurs et

précontrainte additionnelle

A

B C

D

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Jonction poutres-poteaux en façades

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Dessin projet

Sans éch

elle

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2∅202∅20

2∅202∅20

2∅202∅20

4∅20

2∅102∅10

50

85

Dessin projet

à l’éch

elle Fissures

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25 mm

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Contreventement par voiles disposés aux deux anglesdu bâtiment et contre-voiles en pignons

34,76

10,780,70 10,78 0,700,50 0,50

5,00 à 2,50

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34,76

10,780,70 10,78 0,700,50 0,50

+ 112,19

3,42

3,45

3,83

10,7

0

+ 108,77

+ 105,32

+ 101,49

X

Contreventement par voiles disposés aux deux anglesdu bâtiment et contre-voiles en pignons

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3,42

3,45

3,83

10,7

0

Y

12,00

Tirants précontraints

Contreventement par voiles disposés aux deux angles du bâtiment et contre-voiles en pignons

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34,76

12,0

0

Contreventement par 2 voiles disposés dans chaque direction

Passerelle758 kN

758 kN

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variable 30

150

8030

5020

050

3080

340

340

100

100

3030

160

200

160

9516

516

595

1200

30

3030

R20

7027

019

014

019

027

070

270

7027

070 50

1100

50

1858

258

218

2020

5011

0050

1858

258

218

2020

1858

258

218

2020

1 18x85ht 2 18x85ht 3 18x85ht

4 18x85ht 5 18x85ht 6 18x85ht

718

x85h

t8

18x7

0ht

918

x85h

t

1018

x85h

t11

18x7

0ht

1218

x85h

t

Talon 20x20ht Talon 20x20ht Talon 20x20ht

Talon 20x20ht Talon 20x20ht Talon 20x20ht

P1P2P3P4

P5P6P7P8

ntrevoile B.A. épr. 30cmton B30

PLANCHER ALVEOLAIREEpr. 32cmns 4T15

age des

ns 4T15age des

Torons 4T15Ancrage des


Torons 4T15

Torons 4T15

Torons 4T15

Torons 4T15

6565

9595

330

330

Plat carbone Plat carbone Plat carbone

Plat carbonePlat carbonePlat carbone

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112.19 ngf

108.77 ngf

105.32 ngf

101.87 ngf

112.47 ngf

345

345

342

28

313

3231

332

310

32

145

32

Micropieux Ø18Micropieux Ø18

1200

600 600

49 78 266 78 29 200 29 78 266 78 49

7027019014019027070

160 30 30 16020 20

177

850

65 65

13

65 65

13

65 65

16

Torons 4T15

Torons 4T15

Torons 4T15

Fondations existantesconservées


97.5

117.

526

085

260

30

3214

5 3030

80 30 50 803050

30 30

Contrevoile B.A. épr. 30cmBéton B30


Ancrage des

Ancrage des

Ancrage des

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112.19 ngf

108.77 ngf

105.32 ngf

101.87 ngf

30

150

302

11710085

30

3210

0

100

3210

10

10050

120 62 120

20 80 20 20 80 20

6 Micropieux Ø18 par massif

Fondation existanteconservée (à démolirau droit des massifs)

Massifs d'appuis120x200x100ht

Longrine 50x100ht

215

Voile B.A. B30

lg 15m( à confirmer par les hypothèsesdu rapport de sol).


Structure existante

313

3231

332

310

3228

345

345

342 Torons 4T15

Ancrage des


Voile B30

30

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112.19 ngf

108.77 ngf

105.32 ngf

101.87 ngf

112.47 ngf

345

345

342

28

313

3231

332

310

32

145

32

Micropieux Ø18Micropieux Ø18

1200

600 600

49 78 266 78 29 200 29 78 266 78 49

7027019014019027070

160 30 30 160

20 20

177

850

65 65

13

65 65

13

65 65

16

Torons 4T15

Torons 4T15

Torons 4T15



97.5

117.

526

085

260

30

32

145 30

3030

30

Ancrage des

Ancrage des

Ancrage des


CRINOLINE :Diametre 0.80 mACCES TOITURE

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Simulations infographiques

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Coût de la construction 9.000.000 €

Renforcement par l’extérieur 5.000.000 €

Renforcement par l’intérieur 15.000.000 €

La Fonderie – 1922

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« La Fonderie – 1922 » en 1996

Réhabilitation de la « La Fonderie – 1922 » de Mulhouse

PREDIAGNOSTIC / EXAMEN PREALABLE 1996 - 1999

Maître d’Ouvrage : Ville de Mulhouse

Mandataire : Société d’Equipement de la Région Mulhousienne

Consultant : Dynamique Concept

Longueur = 125 mLargeur = 54 m Hauteur = 18 mSurface au sol = 1575 m²Silos : Une travée de 105 m. x 12 m

A

B

C

D

E

F

G

S

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

16 17

15

J.D. J.D. J.D. J.D.

J.D.

J.D.

J.D.

N

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Maitre d’ouvrage : Ville de MulhouseMandataire : SERMConsultant : Dynamique Concept

Architectes : Mongiello-Plisson, EmergenceIngénieur Fluides : ETF IngénierieBureau d’Etudes : Hagenmuller S.A.

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Phases APS, APD, DCE 2001 - 2003

« La Fonderie »

Maitre d’ouvrage : Ville de Mulhouse

Mandataire : SERM

Architectes : Mongiello-Plisson, Emergence

Ingénierie Générale : Hagenmuller S.A.

Consultant : Dynamique ConceptVictor Davidovici

AC

DE

FB

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EFFEL

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Hercule

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Maitre d’ouvrage : Ville de Mulhouse

Mandataire : SERM

Architectes : Mongiello-Plisson, Emergence

Ingénierie Générale : Hagenmuller S.A.

Consultant : Dynamique Concept

Entreprise : EIFFAGE Est

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Faculté des Sciences Economique, Sociales et Juridiques « La Fonderie »

Inauguration - 5 septembre 2007

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1922

1996

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2007

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Problématique et techniques de renforcement