Introduction aux règles de construction parasismique

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"Les préoccupations de notre milieu professionnel concernant les effets des séismes sur les constructions ont accéléré la mise au point des techniques de calcul. Maîtrisant ces techniques depuis leur apparition, Claude Saintjean en a suivi le développement tout au long de leur évolution.



C'est assurément le seul qui, en France, a pratiqué tous les logiciels dédiés au calcul dynamique des structures. Il est capable de comprendre leur architecture et leurs limites d'application, d'apprécier la facilité et la pertinence de la modélisation proposée et, bien sûr, d'examiner la validité et la fiabilité des résultats. Cette démarche est d'autant plus méritoire que l'action sismique, entièrement aléatoire, nous contraint de connaître les limites des procédures de calcul dont nous pouvons disposer.



Claude Saintjean est capable d'étudier tous les aspects du calcul dynamique, tant sous l'angle théorique que pratique ; les conseils dont il accompagne les projets sont toujours très bien accueillis par les bureaux d'études, les méthodes de calcul qu'il mentionne sont d'ailleurs celles qu'on y utilise généralement. Il y ajoute toutefois des remarques personnelles très pertinentes qu'il illustre ici de deux exemples de bâtiments : l'un contreventé par portiques, l'autre par voiles. Capable d'aborder les problèmes théoriques les plus pointus, Claude Saintjean entend néanmoins que ce soient le bon sens et les ordres de grandeur qui gouvernent la démarche calculatoire.



Les nombreux exemples de calcul illustrent parfaitement bien l'impérieuse nécessité de vérifier les conditions d'équilibre, tant statique que sismique, tandis que la toute nouvelle approche de calcul en "poussée progressive" fait l'objet d'un chapitre distinct et comporte un exemple simple d'application qui en facilite la compréhension."



Victor Davidovici, Président d'honneur de l'Association française de génie parasismique




  • Les textes réglementaires


  • Commentaires sur les textes réglementaires


  • L'Eurocode 8 - partie 1 - Chapitres 1 à 4


  • L'Eurocode 8 - partie 1 - Chapitre 5


  • Tableau de correspondance entre les articles des PS92 et ceux de L'Eurocode 8 - partie 1


  • La méthode modale spectrale


  • Bâtiment en béton armé contreventé par des portiques


  • Bâtiment en béton armé contreventé par des voiles


  • Méthode de superposition des réponses modales


  • Calculs pseudo-statiques


  • Modélisation des bâtiments - problèmes fréquemment rencontrés


  • Analyse en "poussée progressive"


  • Interaction sol-structure (ISS)


  • Prise en compte du soulèvement des fondations


  • Prise en compte du séisme sur les murs de soutènement et les parois d'infrastructure

Publié le : vendredi 3 octobre 2014
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EAN13 : 9782212295689
Nombre de pages : 314
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Claude Saintjean
Introduction auxrègles deconstruction parasismique
Applications courantes de l’EC 8 à la conception des bâtiments
Préface de Victor Davidovici
Publics Techniciens, ingénieurs, formateurs, enseignants et étudiants chargés de la conception, du calcul et du dimension-nement des bâtiments en zone sismique
Couverture : Christophe Picaud
Claude Saintjean
Introduction auxrègles deconstruction parasismique
Les préoccupations de notre milieu professionnel concernant les effets des séismes sur les constructions « ont accéléré la mise au point des techniques de calcul. Maîtrisant ces techniques depuis leur apparition, Claude Saintjean a en suivi le développement tout au long de leur évolution. C’est assurément le seul qui, en France, a pratiqué tous les logiciels dédiés au calcul dynamique des structures. Il est capable de comprendre leur architecture et leurs limites d’application, d’apprécier la facilité et la pertinence de la modélisation proposée et, bien sûr, d’examiner la validité et la fiabilité des résultats. Cette démarche est d’autant plus méritoire que l’action sismique, entièrement aléatoire, nous contraint de connaître les limites des procédures de calcul dont nous pouvons disposer. Claude Saintjean est capable d’étudier tous les aspects du calcul dynamique, tant sous l’angle théorique que pratique ; les conseils dont il accompagne les projets sont toujours très bien accueillis par les bureaux d’études. Les méthodes de calcul qu’il mentionne sont d’ailleurs celles qu’on y utilise généralement. Il y ajoute toutefois des remarques personnelles très pertinentes qu’il illustre ici de deux exemples de bâti-ments : l’un contreventé par portiques, l’autre par voiles. Capable d’aborder les problèmes théoriques les plus pointus, Claude Saintjean entend néanmoins que ce soient le bon sens et les ordres de grandeur qui gouvernent la démarche calculatoire. Les nombreux exemples de calcul illustrent parfaitement bien l’impérieuse nécessité de vérifier les conditions d’équilibre, tant statique que sismique, tandis que la toute nouvelle approche de calcul en “poussée progressive” fait l’objet d’un chapitre distinct et comporte un exemple simple d’application qui en facilite la compréhension. » Victor Davidovici, Président d’honneur de l’Association française de génie parasismique
Sommaire 1. Textes réglementaires • 2. Commentaires sur les textes réglementaires • 3. L’Eurocode 8 – partie 1 – Chapitres 1 à 4 • 4. L’Eurocode 8 – partie 1 – Chapitre 5 • 5. Tableau de correspondance entre les articles des PS92 et ceux de l’EC8-1 • 6. Méthode modale spectrale • 7. Bâtiment en béton armé contreventé par des portiques • 8. Bâtiment en béton armé contreventé par des voiles • 9. Modélisation des bâtiments • 10. Interaction sol-structure (ISS) • 11. Analyse modale spectrale – Superposition des réponses modales • 12. Analyse en « poussée progressive » • 13. Calculs pseudo-statiques • 14. Prise en compte du soulèvement des fondations • 15. Prise en compte du séisme sur les murs de soutènement et les parois d’infrastructure
Ingénieur spécialiste des calculs dynamiques etresponsable de l’analyse des constructions en zone sismiqueà la Direction technique de Socotec,Claude Saintjean— qui fut notamment professeur à l’ESTP et à l’ESITC de Cachan ainsi qu’au Centre des hautes études de la construction (CHEC) —appartient à la commission de Normalisation des règles parasismiques(CN/PS)ainsi qu’au Groupe d’études et de propositions pour la prévention du risque sismique(GEPP). Son expérience des animations destages parasismiques à destination des entreprises et des bureaux d’étudesle désignait comme l’auteur d’un manuel destiné aux professionnels, qu’ils soient en exercice ou en formation.
En couverture, de gauche à droite et de haut en bas : Sismographe enregistrant un tremblement de terre©Cico. Village alpestre ©Evgeny Murtola. Chantier d’une construction aux normes parasismiques, à la Guadeloupe©Club sismo de Pointe-Noire. Immeuble en construction ©Mrsiraphol. Terre-de-Haut, îles des Saintes, archipel de La Guadeloupe ©Oliver Hoffmann. Détail d’une construction parasismique©Capeb
Claude Saintjean
Introduction aux règles de construction parasismique
Applications courantes de l’EC8 à la construction des bâtiments
éDITIONS EYROLLES
61, bd Saint-Germain
75240 Paris Cedex 05
www.editions-eyrolles.com
AFNOR éDITIONS 11, rue Francis de PressensÈ 93571 La Plaine Saint-Denis Cedex www.boutique-livres.afnor.org
Le programme des Eurocodes structuraux comprend les normes suivantes, chacune Ètant en gÈnÈral constituÈe d’un certain nombre de parties : EN 1990 Eurocode 0 : Bases de calcul des structures EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures EN 1992 Eurocode 2 : Calcul des structures en bÈton EN 1993 Eurocode 3 : Calcul des structures en acier EN 1994 Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-bÈton EN 1995 Eurocode 5 : Calcul des structures en bois EN 1996 Eurocode 6 : Calcul des structures en maçonnerie EN 1997 Eurocode 7 : Calcul gÈotechnique EN 1998 Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur rÈsistance aux sÈismes EN 1999 Eurocode 9 : Calcul des structures en aluminium Les normes Eurocodes reconnaissent la responsabilitÈ des autoritÈs rÈglementaires dans chaque état membre et ont sauvegardÈ le droit de celles-ci de dÈterminer, au niveau national, des valeurs relatives aux questions rÈglementaires de sÈcuritÈ, là où ces valeurs continuent à diffÈrer d’un état à un autre.
En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intÈgralement ou partiellement le prÈsent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans l’autorisation de l’éditeur ou du Centre Français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.
© Afnor et Groupe Eyrolles, 2014
ISBN Afnor : 978-2-12-465459-8
ISBN Eyrolles : 978-2-212-13835-1
Sommaire
CHAPITRE 1Les textes réglementaires ......................................................... 1 CHAPITRE 2....................... 21Commentaires sur les textes réglementaires CHAPITRE 3L’Eurocode 8 – partie 1 - Chapitres 1 à 4 .............................. 29 CHAPITRE 4L’Eurocode 8 – partie 1 - Chapitre 5 ...................................... 63 CHAPITRE 5Tableau de correspondance entre les articles des PS92 et de l’Eurocode 8 – partie 1 ................................. 87 CHAPITRE 6La méthode modale spectrale ................................................. 99 CHAPITRE 7Bâtiment en béton armé contreventé par des portiques ....................................................................... 125
CHAPITRE 8Bâtiment en béton armé contreventé par des voiles .............................................................................. 143 Méthodes de superposition des réponses modales .......... 173 CHAPITRE 9 CHAPITRE 10........................................................... 193Calculs pseudo-statiques
11Modélisation des bâtiments – problèmes CHAPITRE fréquemment rencontrés .......................................................... 207 RE 12....................................... 235Analyse en « poussée progressive » CHAPIT 3Interaction sol-structure (ISS) .................................................. 255 CHAPITRE 1 CHAPITRE 14............... 277Prise en compte du soulèvement des fondations CHAPITRE 15Prise en compte du séisme sur les murs de soutènement et les arois d’infrastructure ........................ 285
Table des matières
Préface ...........................................................................................................
CHAPITRE 1Les textes réglementaires............................................................ 1.1 Les textes réglementaires....................................................................... 1.2 Les décrets du 22 octobre 2010............................................................ 1.2.1 DÈcret n°2010-1254 .......................................................................... 1.2.2 DÈcret n°2010-1255 .......................................................................... 1.3 L’arrêté du 22 octobre 2010.................................................................. 1.3.1 Article 2 ............................................................................................ 1.3.2 Article 3 ............................................................................................ 1.3.3 Article 4 ............................................................................................ 1.3.4 Article 5 ............................................................................................ 1.4 L’arrêté du 19 juillet 2011...................................................................... 1.5 L’arrêté du 25 octobre 2012.................................................................. 1.6 Projet d’arrêt modificatif à l’arrêté du 22 octobre 2010.................... 1.6.1 Modifications prÈvues ........................................................................ 1.6.2 Insertion rÈglementaire du guide concernant les ÈlÈments non structuraux ................................................................................. 1.7 L’arrêté du 24 janvier 2011 et son modificatif.................................... 1.7.1 Article 9 ............................................................................................ 1.7.2 Article 10 .......................................................................................... 1.7.3 Article 11 .......................................................................................... 1.7.4 Article 12 .......................................................................................... 1.7.5 Article 14 .......................................................................................... 1.8 L’arrêté du 13 septembre 2013............................................................. 1.9 L’arrêté du 10 mai 2000.........................................................................
CHAPITRE 2Commentaires sur les textes réglementaires........................ 2.1 Catégorie d’importance des bâtiments.................................................. 2.1.1 Classement des crèches ........................................................................ 2.1.2 Classement des centres de formation ................................................... 2.1.3 Classement des Ètablissements d’enseignement supÈrieur ou d’adultes ..... 2.1.4 Classement des maisons de retraite ...................................................... 2.1.5 Classement des prisons ........................................................................ 2.1.6 Changement de destination d’un bâtiment..........................................
xi
1 1 2 2 3 4 4 6 9 11 11 12 12 12
12 14 14 14 14 14 16 16 17
21 21 21 21 22 22 22 22
Table des matières|v
2.1.7 Bâtiment constituÈ de plusieurs parties................................................ 2.1.8 Destination modifiÈe en cours de permis de construire ........................ 2.2 Hauteur des bâtiments............................................................................. 2.3 Extension d’un bâtiment existant............................................................ 2.4 Bâtiments modulaires............................................................................... 2.5 Hôpitaux...................................................................................................... 2.6 Suppression des planchers...................................................................... 2.7 Modification de surfaces........................................................................... 2.8 Bâtiments des centres de production collective d’énergie................. 2.9 Contrôle technique.................................................................................... 2.9.1 Contrôle technique obligatoire ............................................................ 2.9.2 Attestations sismiques.......................................................................... 2.9.3 Travaux lourds sur existants ................................................................. 2.9.4 ElÈments non structuraux.................................................................... 2.10 Non-aggravation du comportement sismique.....................................
CHAPITRE 3L’Eurocode 8 – partie 1 - Chapitres 1 à 4............................... 3.1 Les Eurocodes.......................................................................................... 3.2 L’Eurocode 8............................................................................................. 3.2.1 Partie 1 .............................................................................................. 3.2.2 Partie 2 .............................................................................................. 3.2.3 Partie 3 .............................................................................................. 3.2.4 Partie 4 – dimensionnement des bâtiments ........................................
22 23 23 23 23 24 24 24 24 25 25 26 26 26 27
29 29 30 31 32 33 43
CHAPITRE 4L’Eurocode 8 – partie 1 – Chapitre 5....................................... 63 4.1 Généralités................................................................................................ 63 4.2 Murs........................................................................................................... 63 4.3 Systèmes de contreventement[EC8-1/5.1.2]..................................... 65 4.3.1 Murs couplÈs ..................................................................................... 65 4.3.2 Systèmes structuraux [EC8-1/5.2.2.1(2)] .......................................... 67 4.3.3 RigiditÈ à la torsion [EC8-1/5.2.2.1(4)P] .......................................... 67 4.4 Principes de dimensionnement............................................................ 67 4.5 Coefficient de comportement (DCM et DCH)..................................... 68 4.5.1 Coefficient de comportement q ........................................................ 68 0 4.5.2 Coefficient k [EC8-1/5.2.2.2(11)P et EC8-1/5.2.2.2(12)]................. 69 w 4.6 Critères de dimensionnement[EC8-1/5.2.3]..................................... 70 4.7 Dimensionnement en ductilité moyenne (DCM)[EC8-1/5.4]......... 70 4.7.1 PropriÈtÈs des matÈriaux .................................................................... 70 4.7.2 Dimensionnement des murs de grandes dimensions en bÈton peu armÈ ............................................................................. 71
vi|Introduction aux règles de construction parasismique
4.7.3 4.7.4 4.7.5 4.7.6
Dimensionnement des poutres primaires ........................................... Dimensionnement des poteaux primaires .......................................... Nœudspoteau-poutre ....................................................................... Recouvrement des armatures dans les ÈlÈments primaires ..................
CHAPITRE 5Tableau de correspondance entre les articles des PS92 et de l’Eurocode 8 – partie 1.................................. 5.1 Détermination des efforts sismiques.................................................... 5.1.1 DÈfinition de l’action sismique .......................................................... 5.1.2 Spectre de dimensionnement/spectre de calcul .................................. 5.1.3 Classification des sols ......................................................................... 5.1.4 AccÈlÈration du sol ............................................................................ 5.1.5 Classe de risque des ouvrages ............................................................. 5.1.6 Coefficient correcteur d’amortissement .............................................. 5.1.7 Coefficient de comportement des structures en bÈton armÈ ............... 5.1.8 Actions sismiques – masses à prendre en compte ............................... 5.1.9 Critères de rÈgularitÈ en plan et en ÈlÈvation ...................................... 5.1.10 MÈthode forfaitaire...........................................calcul des pÈriodes 5.1.11 MÈthode forfaitaire – forces statiques Èquivalentes ............................. 5.1.12 Combinaisons des effets des composantes du mouvement sismique – bâtiments irrÈguliers ......................................................... 5.1.13 Combinaisons des actions .................................................................. 5.2 Dispositions constructives minimales des poutres............................ 5.3 Dispositions constructives minimales des poteaux............................ 5.4 Dispositions constructives des nœuds poteaux-poutres................... 5.5 Dispositions constructives minimales des murs de grandes dimensions en béton peu armé............................................................
74 79 83 85
87 87 87 88 88 88 88 88 89 89 90 90 91
92 92 92 94 96
96
CHAPITRE 6La méthode modale spectrale................................................... 99 6.1 Oscillateur simple.................................................................................... 99 6.1.1 DÈfinition ......................................................................................... 99 6.1.2 Oscillations libres .............................................................................. 100 6.2 Cas du séisme.......................................................................................... 101 6.2.1 Calcul du dÈplacement relatif ............................................................ 101 6.2.2 Calcul de la pseudo-accÈlÈration ........................................................ 102 6.3 Spectres de réponse................................................................................ 102 6.3.1 Spectre de dÈplacement ..................................................................... 102 6.3.2 Spectre de pseudo-accÈlÈration .......................................................... 103 6.3.3 Spectre Èlastique normalisÈ ................................................................ 104 6.4 Oscillateur multiple................................................................................. 104 6.4.1 DÈfinition ......................................................................................... 104 6.4.2 Oscillations libres .............................................................................. 105 6.4.3 Oscillations forcÈes ............................................................................ 106
Table des matières|vii
6.4.4 Cas du sÈisme .................................................................................... 107 6.4.5 Exemple numÈrique .......................................................................... 111
CHAPITRE 7Bâtiment en béton armé contreventé par des portiques................................................................12.5.......... 7.1 Hypothèses............................................................................................... 125 7.1.1 GÈomÈtrie du bâtiment..................................................................... 125 7.1.2 MatÈriaux.......................................................................................... 126 7.1.3 Charges appliquÈes............................................................................ 126 7.1.4 Hypothèses sismiques........................................................................ 126 7.2 Résistance de calcul des matériaux...................................................... 126 7.2.1 BÈton................................................................................................ 126 7.2.2 Acier.................................................................................................712.7.3 Descente de charges............................................................................... 127 7.3.1 Planchers........................................................................................... 127 7.3.2 Poutres des planchers......................................................................... 127 7.3.3 Poteaux............................................................................................. 127 7.3.4 Charges par niveau............................................................................ 128 7.4 Détermination des efforts sismiques globaux – méthode des forces latérales.................................................................................. 128 7.4.1 Masse totale du bâtiment.....................................................28......1........ 7.4.2 PÈriodes du bâtiment......................................................................... 129 7.4.3 Coefficient de comportement............................................................ 129 7.4.4 AccÈlÈrations spectrales...................................................................... 129 7.4.5 Efforts tranchants à la base du bâtiment............................................ 130 7.4.6 Distribution des forces sismiques horizontales................................... 130 7.4.7 Prise en compte de la torsion............................................................. 130 7.4.8 DÈtermination des efforts dans les ÈlÈments....................................... 131 7.5 Détermination des efforts sismiques globaux – méthode modale spectrale..................................................................................... 139 7.5.1 PÈriodes propres du bâtiment............................................................ 139 7.5.2 Application du spectre de calcul........................................................ 140 7.5.3 Efforts tranchants à la base du bâtiment............................................ 140 7.5.4 DÈtermination des efforts dans la poutre ÈtudiÈe............................... 140 7.5.5 DÈtermination des efforts dans le poteau ÈtudiÈ................................ 142
CHAPITRE 8Bâtiment en béton armé contreventé par des voiles......... 143 8.1 Hypothèses............................................................................................... 143 8.1.1 GÈomÈtrie du bâtiment..................................................................... 143 8.1.2 MatÈriaux.......................................................................................... 144 8.1.3 Charges appliquÈes............................................................................ 144 8.1.4 Hypothèses sismiques........................................................................ 144 8.2 Examen de la géométrie du bâtiment................441.................................. 8.2.1 Vues en plan...................................................................................... 144
viii|Introduction aux règles de construction parasismique
8.2.2 élÈvations files alphabÈtiques (plan XZ)............................................ 146 8.2.3 élÈvations files numÈriques (plan YZ)................................................ 150 8.3 Dimensionnement en ductilité moyenne – critères à respecter....125.. 8.3.1 DÈtermination des voiles primaires et des voiles secondaires.............. 153 8.3.2 Descente de charges par voiles........................................................... 155 8.3.3 Conclusion........................................................................................ 156 8.4 Résistance de calcul des matériaux...................................................... 156 8.4.1 BÈton................................................................................................ 156 8.4.2 Acier................................................................516.................................. 8.5 Détermination des efforts sismiques globaux – méthode des forces latérales......................................................................................... 157 8.5.1 Descente de charges...........................................................................175 8.5.2 DÈtermination des efforts sismiques globaux..................................... 158 8.5.3 DÈtermination des efforts dans les ÈlÈments....................................... 161 8.6 Détermination des efforts sismiques globaux – méthode modale spectrale..................................................................................... 161 8.6.1 Calcul des modes propres.................................................................. 161 8.6.2 Coefficient de comportement............................................................ 162 8.6.3 Application du spectre de calcul........................................................ 162 8.6.4 Torseurs à la base du bâtiment........................................................... 163 8.6.5 Calcul du ferraillage des voiles........................................................... 163
CHAPITRE 9Méthodes de superposition des réponses modales........... 173 9.1 Superposition quadratique SRSS.......................................................... 173 9.2 Superposition quadratique CQC........................................................... 174 9.3 Signature des modes.............................................................................. 176 9.3.1 Cas où le mode prÈpondÈrant reprÈsente plus de 60 % de la masse totale ............................................................................... 176 9.3.2 Cas où l’extraction modale ne montre pas de mode prÈpondÈrant significatif .................................................................... 184 9.4 Réflexion sur les résultats des combinaisons quadratiques............. 187 9.4.1 PrÈsentation du bâtiment ................................................................... 187 9.4.2 Calcul des modes propres .................................................................. 188 9.4.3 Application du spectre ....................................................................... 189 9.4.4 édition des torseurs à la base du voile 1 ............................................. 189
CHAPITRE 10Calculs pseudo-statiques............................................................. 193 10.1 Calcul modal (voir § 8.6.1)...................319.................................................. 10.2 Application du spectre de calcul et détermination des efforts tranchants par niveau................................................................. 194 10.2.1 Application du spectre de calcul (voir § 8.6.3) ................................... 194 10.2.2 DÈtermination des efforts tranchant par niveau et par direction de sÈisme ............................................................................ 195
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