t4-a conception parasismique des batiments
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INFORMATIONS TECHNIQUES T4
PRÉAMBULE
Les fiches T4 (A et B) sont rédigées en conformité avec la
nouvelle réglementation parasismique, attendue fin 2010.
Le futur décret divise le territoire national en cinq zones de
1 à 5 (les zones actuelles sont appelées respectivement 0, Ia,
Ib, II et III), par ordre croissant de sismicité. Seules les
constructions situées en future zone 1 ne sont pas assujetties
à l'application des règles parasismiques.
Dans les autres zones, on devra appliquer la norme NF EN 1998
(Eurocode 8) accompagnée des annexes nationales, ce qui
implique un dimensionnement aux séismes et une vérification
de la sécurité vis-à-vis de l'effondrement. Mais dans certains
cas, des règles simplifiées, qui dispensent de vérifier la sécurité,
pourront être utilisées. Il s'agit des règles suivantes :
- en zone de sismicité 2, le document « Dispositions constructives
en zone de sismicité faible » (à paraître) ;
- en zones de sismicité 3 et 4, les « Règles PS-MI 89 révisées
92 », qui sont déjà appliquées ; elles seront reconduites ;
- en zone de sismicité 5, le « Guide CP-MI Antilles », également
reconduit ;
- en toute zone, le chapitre 9.7 de l'Eurocode 8 intitulé
« Règles pour les bâtiments simples en maçonnerie » autorise,
moyennant le respect de dispositions constructives et de
certaines limitations, l'absence de vérification de la sécurité
vis-à-vis de l'effondrement.
SEPTEMBRE 2010*
Mutuelle des Architectes Français assurances. Entreprise régie par le code des assurances. Société d’assurance mutuelle à cotisations variables – 9, rue de l’Amiral Hamelin – 75783 Paris Cedex 16 – Tél. : 01 53 70 30 00 – Fax : 01 53 70 32 10 – www.maf.fr
FICHE A
Conception d'ensemble : avant-projet architectural
FICHE B
Dispositions constructives (construction parasismique)
Sommaire de la fiche A
Conception d'ensemble : avant-projet architectural
1 - Pertinence d'une conception architecturale parasismique
2 - Résonance des bâtiments avec le sol
3 - Oscillations asynchrones
4 - Torsion d'axe vertical des bâtiments
5 - Effet de niveau souple
6 - Effet de poteau court
7 - Principe « poteau fort - poutre faible »
8 - Bâtiments couplés par des passerelles ou escaliers
9 - Constructions adossées à une pente
10 - Contreventement
* LA FICHE T4 D’OCTOBRE 1991 EST ANNULÉE
CONCEPTION PARASISMIQUE
DES BÂTIMENTS
Les fiches T4 (A et B) ont été établies par Milan Zacek. Professeur des écoles d'architecture, architecte, ingénieur, il assure de nombreuses conférences et formations d’architectes et d’ingénieurs en protection parasismique des bâtiments.En complément de ces deux fiches, retrouvez sur MAFCOM la conférence qu’il a tenue à l’ENSA de Paris-Bellevillele 27 mars 2010.
FIC
HE A
1 - PERTINENCE D'UNE CONCEPTION ARCHITECTURALE PARASISMIQUE
1.1 - Importance du projet
La protection parasismique des bâtiments constitue une
prévention efficace contre les effets des tremblements de terre
car plus de 90 % des pertes en vies humaines sont dus à
l'effondrement d'ouvrages. Les enseignements tirés des
tremblements de terre passés montrent que les dommages
graves aux constructions sont en grande partie directement
imputables à des choix peu judicieux, erreurs ou négligences
commis par les concepteurs de projet à divers niveaux : implantation du bâtiment, parti architectural, parti constructif,
avant-projet, projet d'exécution. Contrairement à une opinion
largement répandue, le calcul réglementaire, basé sur une
démarche simplifiée et forfaitaire, peut s'avérer dans certains
cas insuffisant. Le dimensionnement « aux séismes » ne peut à
lui seul garantir la survie d'un bâtiment incorrectement conçu.
Ainsi, des ouvrages dimensionnés pour résister aux séismes se
sont effondrés, comme celui de la figure 1, détruit par le séis-
me de Northridge (Los Angeles) en 1994. La cause en était un
choix de projet peu favorable à la résistance aux tremblements
de terre, qui s'est soldé par le cisaillement de poteaux suppor-
tant une rampe. En revanche, on a observé que des bâtiments
antérieurs à la publication des règles parasismiques ont résisté
aux séismes les plus violents lorsqu'ils étaient conçus d'une
manière judicieuse et réalisés dans les règles de l'art.
1.2 - Importance du comportement dynamique optimal
La manière dont les bâtiments oscillent lors d'untremblement de terre dépend entièrement de leurarchitecture. Les principaux effets destructeurs desséismes sur les bâtiments sont dus aux « mauvais »choix opérés lors de l'élaboration du projet d'architecture ; ils peuvent donc être facilementévités. Les oscillations inutilement amplifiées par une architecture défavorable peuvent épuiser la résistance du
bâtiment, à la différence d’oscillations plus modérées,
résultant d’une architecture judicieuse. Les règles parasis-
miques (normes parasismiques) sont appliquées sur un
projet architectural achevé et n'ont pas pour objet de modifier
le comportement dynamique de la construction sous séisme,
fût-il très défavorable. Elles visent à lui conférer, grâce au
dimensionnement et à des dispositions constructives
spécifiques, une résistance suffisante compte tenu de son
architecture déterminée par le projet. Or, la probabilité
d'effondrement d'un ouvrage dont la résistance ne dépend que
du dimensionnement augmente rapidement quand l'intensité
du séisme dépasse le niveau réglementaire, qui est très
inférieur au séisme maximal plausible (car la probabilité
d'occurrence de ce dernier est faible). Par leur nature, les
règles parasismiques visent à un résultat global à l'échelle
d'une zone. Les éventuels échecs, admis, doivent rester peu
significatifs. En revanche, l'architecte doit à son client un
ouvrage qui présente toutes les garanties de confort et de
sécurité, un ouvrage « sur mesure ». Il ne doit envisager
aucun échec.
1.3 - Incidence de l'architecture sur le coût de la protection parasismique
De la pertinence de la conception dépend également le coût de
la protection parasismique. En effet, une conception de
projet optimale permet de minimiser le surcoût résultant de
l'application des règles de calcul « aux séismes ». Les
constructions ayant un comportement non ductile (appelé
fragile) sont pénalisées et doivent être calculées pour des char-
ges jusqu'à six fois plus élevées que celles qui ont un
comportement plus favorable. La différence de coût est
évidemment notable. Or, au stade de l'avant-projet, la non-
fragilité des bâtiments vis-à-vis des secousses sismiques
dépend principalement du parti architectural (configuration),
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CONCEPTION D'ENSEMBLE :AVANT-PROJET ARCHITECTURAL
Fig. 1 - Parking couvert effondré lors du séisme de Northridge (Californie, 17janvier 1994). Ce bâtiment a été dimensionné selon les règles parasismiquesaméricaines en vigueur, mais un choix de conception peu judicieux a vraisem-blablement été à l'origine de l'effondrement : rampe portée par des poteaux,ce qui engendre un effet de poteau court, exposé au 6 ci-après. Faire porter larampe ou contreventer le bâtiment par des voiles de béton armé aurait cons-titué une solution efficace.
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du parti constructif (choix et architecture du système porteur)
et du matériau de structure utilisé.
Les indications qui suivent permettent de prévenir,au stade de l'avant-projet, les principaux phénomè-nes destructeurs engendrés par les tremblementsde terre.
2 - RÉSONANCE DES BÂTIMENTS AVECLE SOL
2.1 - Phénomène de résonance
La résonance d'un bâtiment avec le sol se produit lorsque
ses oscillations libres ont une période proche de celles du sol.
La période est le temps d'une oscillation (d'un aller-retour)
exprimé en secondes. Les amplitudes d'oscillation s'accroissent
alors d'une manière considérable, à l'instar d'une balançoire
mise en mouvement par des impulsions d'une fréquence
précise. Il s'agit d'un phénomène particulièrementdestructeur, qu'il convient d'éviter impérativement. Il a été à l'origine de nombreux dommages graves (fig. 2).
2.2 - Prévention de la résonance
Pour éviter la résonance, la période propre du bâtiment doit
être très différente de la période propre du sol (la période
d'oscillation augmente avec la masse et diminue avec la
rigidité). En simplifiant, on peut donc dire que sur solsmous, on devrait opter pour des constructions rigides (bâtiments bas, structures contreventéespar des murs ou par triangulation…) et sur solsfermes ou rocheux pour des ouvrages plus flexi-bles (bâtiments hauts, structures en portiquessans murs de remplissage...). Toutefois, au stade duprojet d'exécution, les périodes propres du bâtiment et du sol
devraient être calculées ; celle du sol dépend également de
son épaisseur et non seulement de ses caractéristiques. En
cas de besoin, le concepteur peut modifier la période propre
du bâtiment. Pour la diminuer, on peut (fig. 3) :
- augmenter la rigidité de l'ouvrage en modifiant son architec-
ture : réduire la hauteur et/ou l'élancement, évaser la base du
bâtiment...
- augmenter la rigidité de la structure : contreventer par voiles
en béton armé, localiser les voiles en périphérie du bâtiment,
augmenter le nombre de voiles...
- réduire la masse de l'ouvrage et donc opter pour une struc-
ture légère
Pour augmenter la période propre, on peut (fig. 4) :
- réduire la rigidité de l'ouvrage en modifiant son architecture :
augmenter la hauteur et/ou l'élancement
- réduire la rigidité de la structure : contreventer par portiques,
augmenter les portées...
Il n'est pas souhaitable d'augmenter la masse.
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Fig. 2 - Bâtiment détruit par la résonance avec le sol. Les constructions voisines, d'une rigidité différente, ne sont pas entrées en résonance (séisme de Kobé, Japon 1995).
Fig. 3 - Différentes possibilités de réduire la période propre d'un bâtiment.
Fig. 4 - Différentes possibilités d'augmenter la période propre d'un bâtiment.
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3 - OSCILLATIONS ASYNCHRONES
3.1 - Situations défavorables
Lorsqu'une construction comporte des volumes de rigidités dif-
férentes, ceux-ci ont tendance à osciller d'une manière non
synchronisée, allant parfois dans les sens contraires les uns par
rapport aux autres (fig. 5). On parle d'oscillations différentielles.
C'est le cas des bâtiments dont le plan est en forme de L, T ou
X sans joints de fractionnement, ainsi que des bâtiments com-
portant des volumes en saillie ou des retraits en plan ou en élé-
vation. Dans les angles rentrants à la jonction des ailes ou de
toute partie ayant une rigidité différente (donc aussi au droit
des volumes en retrait ou en saillie), les dommages sismiques
sont souvent importants (fig. 6). Les constructions s'effondrent
parfois.
3.2 - Solutions visant à limiter les oscillationsdifférentielles
Trois types de solutions permettent de supprimer ou du moins
de limiter les oscillations différentielles :
• fractionnement du bâtiment en blocs de forme
rectangulaire. Ce fractionnement s'effectue au moyen dejoints de séparation vides de tout matériau, appelés joints
sismiques (fig. 7). La solution convient surtout dans les cas où
des joints de dilatation thermique ou des joints de tassement
différentiel (de rupture) sont nécessaires. Créer des jointsspécifiquement pour des raisons de protectionparasismique est coûteux et difficilement envisageable pour les bâtiments-tours, car la largeur des joints doit être suffisante pour prévenir l'entre-
choquement des blocs contigus. Les largeurs minimales sont
de 4 cm en zones 2 et 3 et de 6 cm en zones 4 et 5, mais elles
peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres dans le cas
des immeubles de grande hauteur (fig. 8). Bien entendu, en
zone sismique, les joints de dilatation et de tassement
classiques sont également soumis à cette règle ;
• compensation de l'asymétrie de la forme du plan par des éléments de contreventement judicieusementplacés, car in fine, c'est la structure qui assure la résistance dubâtiment aux séismes. Les zones potentiellement flexibles (de
plus faible largeur ou profondeur), peuvent être raidies
par des éléments rigides comme des murs ou des palées de
stabilité (fig. 9) ;
• variation progressive de la largeur du bâtiment(fig. 10). Cette solution n'empêche pas les oscillations
différentielles, mais limite considérablement leurs effets, car
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Fig. 5 - Oscillations asynchrones (différentielles) des différentes parties de bâtiment.
Fig. 6 - Dommages sismiques dus à des oscillations différentielles (séisme deKobé, Japon 1995).
Fig. 7 - Fractionnement des bâtiments comportant des ailes en plan ou desretraits en élévation.
Fig. 8 - Largeur des joints de fractionnement.
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HE A
les angles rentrants, où se concentrent les contraintes, sont
supprimés.
4 - TORSION D'AXE VERTICALDES BÂTIMENTS
4.1 - Phénomène de torsion
Lorsque, dans au moins une direction, la rigidité latérale d'un
niveau n'est pas répartie symétriquement, les secousses
horizontales soumettent ce niveau à une torsion : il vrille autour
d'un axe vertical. D'une manière générale, les parties debâtiment moins rigides vrillent autour des partiesplus rigides. La torsion entraîne souvent des dommagesimportants, pouvant aller jusqu'à l'effondrement du bâtiment
(fig. 12). La dissymétrie de la rigidité peut être due à la forme
du niveau ou à l'emplacement asymétrique des éléments
assurant le contreventement, même lorsque le plan est
symétrique dans les deux directions (fig. 11).
4.2 - Prévention de la torsion
Afin d'éviter la torsion d'un bâtiment exposé à un séisme, à
tous les niveaux, il est nécessaire d'assurer une réparti-tion sensiblement symétrique de la rigidité hori-zontale par rapport aux axes passant par le centre de gravi-
té des planchers hauts. Il convient de considérer la symétrie
séparément dans chaque direction, car généralement, un
élément qui contrevente dans une direction ne contrevente
pas dans une autre. Le plan trapézoïdal de la figure 11a peut
être conservé sans exposer la structure à la torsion, en plaçant
des murs qui augmentent sa rigidité à l'extrémité droite
(fig. 13a). De même, la rigidité des niveaux de la figure 13b
peut être équilibrée en y ajoutant des murs ou palées de
stabilité judicieusement placés.
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T4-AT4
Fig. 9 - Des éléments rigides (murs, contreventement triangulé) compensentla faible rigidité initiale des ailes.
Fig. 10 - Variation progressive de la forme du bâtiment en plan (entre ailes)et en élévation (retrait progressif des voiles).
Fig. 11 - Torsion d'un niveau induite par l'asymétrie de la forme du plan (fig. a)et par celle des murs assurant le contreventement (fig. b).
figure a figure b
Fig. 12 - Dommages dus à la torsion du rez-de-chaussée (photo a) et de tousles niveaux d'un bâtiment (photo b). Ce dernier possède les façades arrière rigides (murs en béton) et des façades légères sur la rue(séismes de Tokachi-Oki, Japon 1968, et de Kobé, Japon 1995).
photo a photo b
Fig. 13 - Prévention de la torsion d'axe vertical par une localisation judicieu-se des éléments assurant le contreventement, c'est-à-dire des éléments rigi-des dans leur plan.
figure a figure b
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5 - EFFET DE NIVEAU SOUPLE
5.1 - Notion de niveau « souple »
Lorsque la rigidité latérale d'un niveau est beaucoup plus faible
que celle des niveaux situés au-dessus, on l'appelle « niveau
souple ». Il s'agit souvent de rez-de-chaussée vitrés ou libres,
mais des niveaux souples peuvent se trouver également aux
étages supérieurs. Les déformations imposées à la construction
par les séismes sont concentrées aux niveaux souples. Lors
des tremblements de terre d'une certaine intensité, elles
deviennent importantes et la structure ne peut les tolérer
(fig. 14), ce qui a pour conséquence l'écrasement duniveau (fig. 14 et 15).
5.2 - Prévention de l'effet de niveau souple
La cause de cet effet n'étant pas le vitrage ou la présence
de pilotis, mais la différence de rigidité latérale du niveau
concerné par rapport aux niveaux supérieurs, il est assez aisé
de le prévenir : il suffit de conférer à tous les niveaux une
rigidité comparable et de conserver, en cas de besoin, de
grands espaces libres, vitrés ou non. Quatre solutions peuvent
être envisagées :
• placer des éléments rigides (murs, palées de stabilité) participant au contreventement, en façade(solution plus efficace) ou à l'intérieur du bâtiment(fig. 16). Si le plan est compact, deux éléments dans chaque
direction principale suffisent ;
• augmenter progressivement la largeur (donc la
rigidité) des poteaux vers le haut (fig. 17) ;
• opter pour une structure « souple » à tous lesniveaux. Les façades et les cloisons doivent dans ce cas pos-séder une faible rigidité (fig. 18) ;
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Avant le séisme Pendant le séisme Après le séisme
Fig. 14 - Comportement des niveaux « souples » sous l'effet des séismes.
Fig. 15 - Écrasement du rez-de-chaussée, séisme de Boumerdès, Algérie2003 (photos a et b), d'Adana, Turquie 1998 (photo c) et de Chi-Chi,Taïwan 1999 (photo d).
photo c photo d
photo a photo b
Fig. 16 - Contreventement des niveaux « souples ».
Fig. 17 - Variation progressive des éléments verticaux d'un niveau.
Mur rideau
Fig. 18 - Structure d'égalerigidité latérale à tous lesniveaux, avec une façadenon rigide.
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• recourir à l'isolation parasismique (fig. 19). Dans
ce cas, des appareils d'appui souples isolent partiellement
le bâtiment des secousses du sol. Les déformations sont
imposées principalement aux appareils d'appui (isolateurs),
qui sont prévus pour cela.
6 - EFFET DE POTEAU COURT
6.1 - Situation
Lorsque le contreventement d'une structure est assurépar des portiques, on appelle « effet de poteau court » larupture sous l'effet de charges sismiques horizontales de :
- poteaux plus courts que d'autres : par exemple, poteaux du
vide sanitaire (fig. 20) ;
- poteaux dont la longueur libre est réduite par la présence
d'allèges rigides, paliers d'escalier, mezzanines... (poteaux
« bridés », fig. 21).
En effet, les poteaux courts ou bridés sont beaucoup moins
déformables que les poteaux libres sur toute la hauteur
d'étage ; ils se rompent lorsqu'ils ne peuvent pas supporter les
déformations imposées par les oscillations des planchers. En
outre, ils attirent des charges sismiques plus importantes que
les autres poteaux car ils sont plus rigides. Dans le cas desossatures contreventées par des murs ou paléesde stabilité, ce phénomène ne se produit pas, carces derniers étant plus rigides, ils assurent la résistance de la
structure aux charges sismiques. Les poteaux « courts » sont
moins sollicités.
6.2 - Prévention de l'effet de poteau court
Pour éviter l'effet de poteau court tout en conservant des
poteaux courts ou bridés, on peut opter pour un système
contreventé, par exemple en plaçant des voiles en béton
armé en façade ou à l'intérieur du bâtiment ou, dans le cas
des allèges, en utilisant des éléments industrialisés légers,
possédant une faible rigidité (fig. 22a).
7 - PRINCIPE « POTEAU FORT - POUTREFAIBLE »
7.1 - But recherché
Dans le cas d'une ossature contreventée par effet de portique (structure en portiques), on doit conférer aux
poteaux et aux nœuds une plus grande résistance qu'aux
poutres. Il s'agit du principe « poteau fort - poutre faible ».
En effet, la stratégie de protection utilisée dans les règles
parasismiques consiste à rechercher une bonne dissipation
d'énergie cinétique par la structure, mobilisable en cas de
séismes majeurs, au moyen de déformations « plastiques »,
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T4
Fig. 19 - Utilisation d'appareils d'appui parasismiques.
Appuis
parasismiques
Fig. 20 - Rupture de poteaux en vide sanitaire.
Fig. 21 - Rupture de poteaux bridés par des allèges rigides (séisme de Chi-Chi, Taïwan 1999) et par un palier d'escaliers (séisme d'El Asnam, Algérie 1980).
palier
voiles de
béton armé
voiles de
béton armé
Fig. 22 - Exemples de solutions visant à éviter l'effet de poteau court : contreventement par murs (à l'intérieur du bâtiment ou en façade)ou allèges non rigides en bois ou métal (fig. a), voiles de béton armé audroit des paliers intermédiaires (fig. b).
figures a figures b
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HE A
qui sont des dommages. Il est souhaitable que ces dommages
se produisent dans les poutres, qui n'assurent pas la stabilité de
l'ensemble de la structure, à la différence des poteaux et des
nœuds (fig. 23). La figure 24 montre un cas d'effondrement
de bâtiment dont les poteaux ont subi des dommages, les
poutres-allèges ayant été plus résistantes. Il est à noter que le
principe poteau fort - poutre faible ne s'applique pas aux
ossatures en bois, car ce matériau n'est pas capable de se plas-
tifier. Les déformations plastiques doivent dans ce cas pouvoir
se former dans les pièces métalliques assurant les assembla-
ges. La stabilité des ossatures parasismiques en bois nécessite
donc une attention particulière.
7.2 - Conception optimale
Deux démarches différentes peuvent être adoptées :
• conserver le contreventement par effet de portique. Dans ce
cas, l'application du principe « poteau fort-poutre faible »peut avoir une incidence sur la conception architecturale. Les
dimensions plus importantes des poteaux apparaissent en
façade ; les poutres-allèges et les poutres Vierendeel, qui ont
une hauteur (donc une rigidité) importante, sont à éviter pour
ce type de structure. Toute option nécessitant des traverses de
portiques hautes est déconseillée (fig. 25) ;
• contreventer l'ossature par des murs en béton ou palées de stabilité (croix de Saint-André,contreventement en V...). Les éléments de
contreventement, beaucoup plus rigides que les portiques,
« attirent » sur eux la majeure partie des charges horizontales
et constituent ainsi la structure principale assurant la stabilité
vis-à-vis des séismes. Les portiques deviennent une structure
secondaire et le respect du principe « poteau fort - poutre
faible » n'est pas nécessaire.
8 - BÂTIMENTS COUPLÉS PARDES PASSERELLES OU ESCALIERS
8.1 - Pathologie
Les passerelles et les escaliers qui relient d'une manière fixe
deux bâtiments ou blocs séparés subissent en cas de séisme
fort des dommages dus à la différence des oscillations de ces
ouvrages (fig. 26).
8.2 - Conception parasismique
Afin de prévenir les dommages sismiques, il est nécessaire
de prévoir la possibilité de mouvements relatifs entre les
passerelles ou les escaliers et les bâtiments adjacents.
Exemples :
- articuler les passerelles d'un côté et utiliser des appuis
glissants de l'autre (dans les deux directions principales)
éventuellement superposés, fig. 27 ;
- fractionner l'escalier de secours à tous les niveaux, fig. 28 ;
- réaliser les passerelles ou l'escalier en tant qu'une structure
autostable indépendante, séparée des bâtiments adjacents
par des joints de séparation vides.
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Fig. 23 - Principe « poteaux forts - poutres faibles ». Le non-respect du princi-pe peut avoir pour conséquence l'effondrement de la structure.
Fig. 24 - Principe « poteau fort - poutre faible » non respecté : effondrement du bâtiment (séisme de Tokachi-Oki, Japon 1968).
Fig. 25 - Configurations déconseillées.
Fig. 26 - Comportement sous séisme de passerelles solidaires de deux bâti-ments (séisme de Kobé, 1995).
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9 - CONSTRUCTIONS ADOSSÉESÀ UNE PENTE
9.1 - Dommages sismiques potentiels
Lorsque les constructions adossées à une pente possèdent un
soubassement ouvert (figure ci-après), elles sont très vul-nérables aux séismes, étant donné qu'elles sont exposées à :
- une torsion d'axe vertical, car les poteaux aval étant pluslongs, donc plus flexibles, ils se déforment lors d'un séisme
davantage que les poteaux amont, ce qui fait vriller la cons-
truction autour de ces derniers ;
- un effet de « niveau souple ». Le soubassement étanttrès déformable, les déformations imposées par les séismes y
sont concentrées, d'où un danger d'écrasement ;
- un effet de « poteau court » car les poteaux amont, trèsrigides, attirent les charges sismiques, ce qui conduit souvent
à leur rupture lors de secousses sismiques.
En outre, en raison de leur situation, ces constructions peuvent
subir :
- des dommages dus à une amplification des secous-ses si elles sont implantées près d'une brisure de pente.
Lorsque le dénivelé est important ( > 10 m), les secousses y
sont généralement notablement amplifiées ;
- un glissement de terrain ou éboulement, car ces phé-nomènes sont souvent provoqués par les tremblements de
terre, la stabilité des pentes pouvant être précaire.
9.2 - Solutions visant à prévenir les dommages
En ce qui concerne la stabilité des pentes en régime
dynamique (non-glissement, non-éboulement), elle doit être
vérifiée par un géotechnicien qualifié et les pentes
éventuellement confortées avant toute construction. Quant
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Fig. 27 - Appuis simples placés à une extrémité de la passerelle (palais deJustice à Grenoble).
Fig. 28 - Escalier séparé en deux parties par un joint vide (immeuble à Ceyrat).
Torsion d’ensemble
Rupture de poteaux courts
Niveaux flexible
Rupture potentielle
Zone d’amplification
des secousses
> 10 m
Eboulement Glissement
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au projet d'architecture, plusieurs mesures peuvent être
prises pour prévenir la torsion, l'effet de niveau souple et
l'effet de poteau court (fig. 29).
10 - CONTREVENTEMENT
10.1 - Types d'éléments de contreventement
Ces éléments peuvent être classés en trois catégories : panneaux
rigides, palées de stabilité (travées triangulées) et portiques
(ou arcs pour les halles à simple rez-de-chaussée), fig. 30.
Les panneaux rigides peuvent être constitués par des
murs et trumeaux en maçonnerie, voiles en béton ou béton
armé, « voiles travaillants » en bois... Les éléments de
contreventement ainsi obtenus sont plus rigides que les
autres types. Leur efficacité ne doit pas être réduite par des
percements. Les murs courbes peuvent également être
employés. Dans ce cas, ils doivent être en béton armé
(pour former une coque) et non pas en maçonnerie, car
celle-ci éclate facilement quand elle n'est pas sollicitée
dans son plan.
Le contreventement triangulé constitue également
une solution « rigide » et convient donc pour les bâtiments
sur sols meubles. Les barres inclinées, formant des triangles
avec l'ossature, peuvent être rigides ou constituées de
tirants croisés ou non. Toutes les formes de triangulation
sont acceptables sauf celles dans lesquelles des barres brident
les poteaux entre leurs extrémités et peuvent donc donner
lieu à un effet de poteau court.
Les portiques, c'est-à-dire les cadres dont les liaisonspoteaux/poutre sont rigides, sont plus déformables que les
autres types de contreventement. Ils ne devraient donc être
utilisés que sur des sols fermes pour prévenir la résonance
avec le sol. Il s'agit souvent d'une solution coûteuse en raison
des dispositions constructives parasismiques relatives aux
portiques (cf. le 3 de la fiche B).
10.2 - Principe du contreventement
Tous les niveaux d'une structure doivent être contreventés, y
compris le niveau des combles. Une construction parasismique
devrait comporter au moins deux éléments de contreventement
par niveau dans chaque direction principale. Il est cependant
préférable d'utiliser un nombre d'éléments plus élevé afin
de mieux répartir les charges horizontales. La redondance
devient une nécessité dans le cas des bâtiments de grandes
dimensions horizontales.
Concevoir un contreventement conformément aux lois de la
statique ne suffit pas pour assurer à la construction un bon
comportement sous charges dynamiques. Afin d'optimiser ce
comportement, les principes suivants devraient être respectés :
• conférer à la construction sensiblement la même rigiditédans les directions transversale et longitudinale. Lafaiblesse du contreventement longitudinal, observée souvent
dans les immeubles-barres en raison d'une faible exposition
au vent dans cette direction, peut donner lieu à des dommages
graves en cas de séisme (fig. 31) ;
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Fig. 29 - Conception du soubassement des constructions implantées sur un versant.
Fig. 30 - Types d'éléments de contreventement.
Noyau central en soubassement Murs en béton (voiles) aux angles
Palée de stabilité
entre poteaux « aval »Variation progressive
de la largeur des poteaux « aval »
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• disposer les éléments de contreventement de manière à
assurer une répartition sensiblement symétrique dela rigidité horizontale par rapport aux axes passant par le
centre de gravité des planchers hauts (cf. le 4 ci-avant).
La torsion résultant d'une répartition asymétrique de la rigidité
affecte le plus les poteaux d'angle éloignés de la zone rigide
(fig. 12) et les liaisons entre les planchers et le contrevente-
ment vertical ;
• éloigner au maximum les uns des autres les éléments de contreventement parallèles (fig. 32).
Afin de leur conférer une bonne résistance à la torsion,
l'Eurocode 8 demande, pour les bâtiments simples dispensés
de la vérification de sécurité par le calcul, que les deux murs
par direction exigés comme minimum soient séparés d'une
distance d'au moins 3/4 de la longueur du bâtiment dans
l'autre direction. Le danger de torsion est rarement entiè-
rement absent. Il est donc souhaitable de placer le
contreventement en façade ou près des façades ;
• maximiser la largeur des éléments de contreven-tement. Les éléments étroits sont soumis à des efforts élevéset subissent des déformations importantes. Pour atteindre une
grande largeur, le contreventement peut éventuellement courir
sur plusieurs travées (fig. 33). La solution la plus efficace
consiste à utiliser la totalité des façades en tant qu'élément de
contreventement (fig. 34a). Si le contreventement ne peut
occuper qu'une partie des façades, il est souhaitable de le
placer dans les angles (fig. 34b) ;
• superposer les éléments de contreventement desdifférents étages afin de former des consoles verticales. Dans
tous les cas, le contreventement doit conférer aux différents
niveaux une rigidité comparable. Par conséquent, sauf cas
particuliers, ni leur nombre, ni
leur nature ne devraient varier
sensiblement d'un niveau à l'au-
tre. Toutefois, la rigidité peut
également être décroissante
vers les niveaux supérieurs.
Dans ce cas, il est souhaitable
que la différence de rigidité
horizontale entre deux niveaux
successifs ne dépasse pas 20 %.
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T4
Fig. 31 - Contreventement longitudinal insuffisant (séisme d'Izmit, Turquie 1999).
Fig. 32 - Une grande distance entre éléments de contreventement
parallèles favorise la résistance de la structure à la torsion grâce à
un bras de levier « d » important dans le plan horizontal.
Fig. 33 - Palées de stabilité courant sur plusieurs travées, ce qui permet d'obtenir une largeur importante.
Fig. 34 - Contreventement en façade : solution favorable.
Fig. 35 - Diagonales courant sur
plusieurs niveaux. Elles doivent
être fixées à tous les planchers.
figure a figure b
FIC
HE A
Lorsque les éléments triangulés courent sur plusieurs niveaux
(fig. 35), ils doivent être fixés aux planchers de tous les étages ;
• sur un même niveau, les éléments de contreventementdevraient être de même type afin de présenter le même
comportement dynamique (fig. 36).
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T4
Fig. 36 - Les éléments de contreventement devraient être de même type surun même niveau.
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