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STI 2D option AC Construction
ETUDE DES STRUCTURES
LA CONSTRUCTION PARASISMIQUE
1- Notion de sismique
1-1-Les séismes
Le séisme ou tremblement de terre est engendré par la libération brusque d’énergie accumulée par les contraintes exercées sur les roches.
Les 2 principales sources de séismes dangereux pour les structures sont :
Les séismes tectoniques sont générés par la tectonique des plaques. Les plaques terrestres se déplacent sur le noyau externe liquide de la terre. Ce déplacement se produit par à coup tout au long des failles ou se répartisse des mise en compression progressive des roches suivie d’une libération brusque.
Les séismes volcaniques résultent de la monté en pression ou dégazage du magma accumulé dans les chambres magmatiques des volcans.
L’activité sismique et volcanique est d’ailleurs souvent liée.
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Il existe d’autre source de séisme mais leurs actions ou la fréquence constitue un risque faible sur les structures.
1-2-Le phénomène sismique
Le séisme émet des ondes qui, en se propageant, engendrent des secousses à composantes horizontale et verticale. L’intensité des secousses verticales est en général plus faible que celle des secousses horizontales, mais ce n’est pas toujours le cas. Les vibrations verticales sont importantes près de l’épicentre du séisme.
L’importance des dommages diminue avec la distance à l’épicentre
1-3-Evaluation des séismes
La magnitude, appelée dans les média "degré sur l’échelle de Richter", est une grandeur calculée à partir de mesures (et non déterminée par une échelle comportant des degrés), qui caractérise la puissance des séismes à leur foyer. Pour une même magnitude, ces dommages diminuent avec la profondeur du foyer (les séismes superficiels sont les plus meurtriers) et avec la distance des constructions à l’épicentre du tremblement de terre.
Les magnitudes les plus grandes connues ont dépassé 9. Lorsque la magnitude s’élève de 1, la puissance du séisme est multipliée par 32 environ.
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Ainsi, comme il n’y a pas forcement de relation entre la magnétique est les dégâts engendrés sur les constructions (ex : si on est loin d’un séisme de magnitude importante et survenu en profondeur, on peut avoir des dommages moins important que si on se trouve à proximité de l’épicentre d’un séisme de magnitude plus faible. Ainsi, on défini une intensité qui correspond à l’action ressenti sur le lieu de la construction
Intensité Constructions armées et bonnes constructions bois
Construction en brique, blocs de béton,
maçonnerie et boisMaison en pisé
ISecousses non ressenties Idem
II Secousses ressenties par peu de personne et surtout au étage élevés
Idem
III Secousses ressenties par quelques personnes. Vibration des vitres et balancement d’objets
Idem
IV Secousses ressenties par de nombreuses personnes à l’intérieur. Craquement des planchers et des cloisons. Vibrations de fenêtres, des portes et de la aisselle.
Idem
V Secousses ressenties par toute la population. Réveil de nombreux dormeurs. Projection de liquides.Balancement des objets suspendus
Idem
VI Réveil de tous les dormeurs. Des personnes sortent des maisons, tintement de toutes les sonnettes. Arrêt des pendules. Oscillation des arbres.
Fissurations et chute de débris et de
plâtras
Fissurations de murs. Chute de tuiles et de
cheminées.
VII
Fissuration et chute de débris et de plâtras.
Fissurations de murs. Chute de tuiles et de
cheminées.
Brèches dans les murs. Effondrements partiels, destructions
de cloisons intérieures
VIII
Lézardes profondes dans les murs, chute de cheminées.
Brèches dans les murs. Effondrements partiels, destructions
de cloisons intérieures
Effondrement total de la construction
IX Brèches dans les murs. Effondrements partiels, destructions de cloisons intérieures
Effondrement total de la construction
XEffondrement total de la construction
XI Catastrophe généraleXII Modification profonde du paysage
2- Les actions sur les ouvrages
L’onde sismique en se propageant engendre plusieurs types d’actions sur les ouvrages
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2-1- Oscillations horizontales
L’oscillation horizontale est la principale cause du risque de mise en résonance de l’ouvrage
Dommages dus à la résonance du bâtiment avec le sol (Kobé, Japon 1995)
Dommages dus à la résonance du bâtiment(Mexico, Mexique 1985)
2-2- Oscillations verticales
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Oscillations verticales
Rupture des porte-à-faux sous l’effet d’oscillations verticales
2.3- Oscillations de torsion
Oscillations de torsion
Effondrement dû à la torsion (El Asnam, Algérie, 1980)
Remarque : Au cours d’un séisme ces actions se combinent !3- Les textes réglementaires
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Les constructions parasismiques sont réglementées par les textes suivant :
Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes Règles PS 92 à titre transitoire jusqu’au 31 octobre 2012 Règles PS-MI Guide CP-MI Antilles
3-1- Zonage réglementaire
Le risque sismique est fonction de la situation géographique définie par la nouvelle carte des zones sismiques d’octobre 2010.
Le zonage réglementaire définit cinq zones de sismicité croissante basées sur un découpage communal. La zone 5, regroupant les îles antillaises, correspond au niveau d’aléa le plus élevé du territoire national.En fonction de la zone, on définit une accélération de calcul
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3-2- Influence du sol
La nature locale du sol (dizaines de mètres les plus proches de la surface) influence fortement la sollicitation ressentie au niveau des bâtiments. L’Eurocode 8 distingue cinq catégories principales de sols (de la classe A pour un sol de type rocheux à la classe E pour un sol mou) pour lesquelles est défini un coefficient de sol S. Le paramètre S permet de traduire l’amplification de la sollicitation sismique exercée par certains sols.
3-3- Catégories de bâtiments
Les bâtiments à risque normal sont classés en quatre catégories d’importance croissante, de la catégorie I à faible enjeu à la catégorie IV qui regroupe les structures stratégiques et indispensables à la gestion de crise.
Le coefficient d’importance γI
A chaque catégorie d’importance est associé un coefficient d’importance γI qui vient moduler l’action sismique de référence conformément à l’Eurocode 8.
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En conclusion : La construction parasismique nécessite de prendre en compte les 3 paramètres suivant :
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4- Implantation
4-1- Étude géotechnique
Effectuer une étude de sol pour connaître les caractéristiques du terrain. Caractériser les éventuelles amplifications du mouvement sismique
Se protéger des risques d’éboulements et de glissements de terrain
Tenir compte de la nature du sol
4-2- Adaptation de la construction en fonction de la nature du sol
On privilégie les bâtiments souple et élancé sur les sols durs et les bâtiments massif et rigide sur les sols mous.
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5- Conception architecturale
5-1- Préférer les formes simples
Oscillations asynchrones (différentielles) en plan et en élévation
Privilégier la compacité du bâtiment. Limiter les décrochements en plan et en élévation.Fractionner le bâtiment en blocs homogènes par des joints parasismiques continus.
Fractionnement d’un bâtiment en blocs rectangulaires compacts
Exemple de joints sismiques vides de tout matériau
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5-2- Limiter les effets de torsion
Distribuer les masses et les raideurs (murs, poteaux, voiles...) de façon équilibrée.
Il faut équilibrer le centre d’inertie et le centre de masse. C’est pourquoi, on met des armatures à 45° dans les angles des bâtiments pour reprendre la torsion
Le bâtiment subi une torsion autour d’un noyau rigide peu déformableKobé, Japon, 1995
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5-4- Eviter les « niveaux souples »
Murs en RdC destinés à prévenir l’effet de niveau souple
Malheureusement, cette solution qui permet de mettre des garages sous l’immeuble d’habitation répond à un besoin architectural important.
5-3- Assurer la reprise des efforts sismiques
Assurer le contreventement horizontal et vertical de la structure.
Palais de justice - Grenoble
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Superposer les éléments de contreventement.
Créer des diaphragmes rigides à tous les niveaux
Mise en place Isolateur parasismique
Exemple d’isolateur sous un immeuble
Isolateurs sur les massifs de fondation au lycée de Ducos (Martinique)
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6- Exécution
La mise en œuvre des solutions n’est valable qu’à la condition que l’exécution soit conforme à l’étude. En effet, la grande majorité des dommages relève d’une erreur dans la mise en œuvre.
Les malfaçons se trouvent généralement aux « nœuds » de ferraillages. Il faut assurer la continuité des chainages et la limitation du flambement pour les aciers comprimés (attentions, des aciers tendus peuvent se retrouver en compression !)
Quelques dispositions constructives :
(Figure extraite de « Construire para sismique, Ed. Parenthèses, Milan Zacek)
Doc : Cimbéton, planseisme.
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