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  • PARTIE 5 NF EN 1998 - Eurocode 8

    Calcul des structures pour leur

    rsistance aux sismes

    Rvision : 17 septembre 2014

    Cours de dynamique des structures et de gnie parasismique. Master gnie civil

    habilitation 2011 Universit Paul Sabatier Toulouse III Pr. Erick Ringot ([email protected])

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]
  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 2

    Avant-propos (historique)

    La Norme Europenne EN 1998, Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur rsistance aux sismes a t labore par le comit technique europen CEN/TC 250 responsable de

    Cette Norme a pris le statut de norme Nationale ds juin 2005 : elle est devenue applicable mais non obligatoire (en attente des dcrets et arrts

    Depuis mars 2010, toutes les autres textes nationaux contradictoires t retirs. Son application devient obligatoire. La nouvelle carte sismique Franaise a t dfinie en mai 2011. EC8 introduit une nouvelle mthode de calcul dite en pousse progressive.

    Illustration page de garde inspire de la couverture de la

    3me dition de 1995 des rgles parasismiques 1969

    rvises 1982 (Eyrolles, 1984, ISBN 2-212-10005-1).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 3

    Avant-propos (historique)

    Evolution des normes parasismiques en France

    Rgles Anne

    DTU PS 69 1969

    DTU PS 69 + addendum 82 1982

    PS 92 1992 31 octobre 2012

    EC 8 (NF EN 1998)

    + Dcret n 2010-1255 du 22 octobre 2010 portant dlimitation des zones de sismicit du territoire franais

    + Arrt du 22 octobre 2010 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique applicables aux btiments de la classe dite risque normal

    1er mai 2011

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 4

    Le programme des Eurocodes structuraux comporte les normes suivantes : EN 1990 Eurocode : Bases de calcul des structures EN 1991 Eurocode 1 : Actions sur les structures EN 1992 Eurocode 2 : Calcul des structures en bton EN 1993 Eurocode 3 : Calcul des structures en acier EN 1994 Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-bton EN 1995 Eurocode 5 : Calcul des structures en bois EN 1996 Eurocode 6 : Calcul des structures en maonnerie EN 1997 Eurocode 7 : Calcul gotechnique EN 1998 Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur rsistance aux sismes EN 1999 Eurocode 9 : Calcul des structures en aluminium

    Autres normes structurelles

    Emploi des Eurocodes:

    Vrification de la conformit des btiments et ouvrages aux exigences de stabilit et de

    Base de spcification des contrats de travaux de construction ;

    Cadre de spcifications techniques pour les produits de construction.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 5

    Dans chaque pays de la CCE, les Eurocodes structuraux sont transposs en normes nationales . Une norme nationale (en France NF EN Eurocode et

    Eurocode pour choix national :

    Eurocode ; Eurocode ; donnes propres au pays (lies sa gographie, son climat, etc Eurocode ;

    -

    Annexes nationales

    Exemple nationales cartes de zones sismiques et acclrations de rfrence correspondantes au niveau du sol.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 6

    Contexte lgislatif et rglementaire du risque sismique

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 7

    Eurocode 8 (EC 8), EN 1998, est compos de 6 parties chacune associe son annexe nationale.

    Eurocode 8 Calcul des structures pour leur rsistance aux sismes

    Partie de la norme Annexe nationale

    Partie 1 / EN 1998-1 : rgles gnrales, actions sismiques et rgles pour les btiments.

    NF EN 1998/1 NA

    Partie 2 / EN 1998-2 : Ponts NF EN 1998/2 NA

    Partie 3 / EN 1998-3 : Evaluation et renforcement des btiments

    NF EN 1998/3 NA

    Partie 4 / EN 1998-4 : Silos, rservoirs et canalisations NF EN 1998/4 NA

    Partie 5 / EN 1998-5 : Fondations, ouvrages de soutnement et aspects gotechniques

    NF EN 1998/5 NA

    Partie 6 / EN 1998-6 : Tours, mts et chemines NF EN 1998/6 NA

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 8

    de gnie civil risque normal sisme, que :

    les vies humaines sont protges ; les dommages sont limits ; les structures importantes pour la protection civile restent oprationnelles.

    Les structures risque spcial (art. R563- ) telles que les centrales nuclaires, les structures en mer, les grands barrages ne sont pas couvertes par

    Les ouvrages risque spcial, c'est--dire ceux dont les effets en cas de sisme ne

    cadre rglementaire spcifique. Ces ouvrages regroupent les barrages, les

    ces installations.

    Eurocodes. Ses dispositions ne peuvent pas tre mixes avec des rgles ne relevant pas des Eurocodes

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 9

    - dimensionnement des btiments en zone sismique. Elle est divise en 10 articles :

    1. Gnralits ;

    2. Exigences de performance de base et critres de conformits applicables aux btiments et ouvrages en zone sismique ;

    3.

    4. Rgles de calcul gnrales applicables aux btiments ;

    5. Btiments en bton ;

    6. Btiments en acier ;

    7. Btiments mixtes acier-bton ;

    8. Btiments en bois ;

    9. Btiments en maonnerie ;

    10. Isolation la base des structures.

    -1 (btiment)

    5 9 : Divers matriaux et lments structuraux applicables aux btiments.

    -

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 10

    -1

    Eurocodes.

    Unit dynamiquement indpendante

    Structure dissipative

    phnomnes). Zone dissipative ou zone critique ou rgion critique

    (assemblage par exemple). Coefficient de comportement q Coef. Rducteur des forces obtenues par analyse linaire prenant en compte la non-linarit

    l

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 11

    -1

    Elment non-structural

    Elment sismique primaire Elment faisant partie du systme structural rsistant aux actions sismiques, modlis dans

    Elment sismique secondaire

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 12

    Units

    NOTE : Les units du systme international doivent tre utilises selon la norme ISO 1000.

    Units recommandes pour les calculs :

    Grandeur Unit(s)

    Forces et charges kN, kN/m, kN/m

    Masse volumique kg/m3, tonne/m3

    Masse kg, tonne

    Poids volumique kN/m3

    Contraintes et rsistances MPa (=MN/m=N/mm), kPa (=kN/m)

    Modules lastiques MPa, GPa(=kN/mm)

    Moments (flchissants, etc.) kN.m

    Acclration m/s, g (1 g =9,81 m/s=9.81 N/kg) 1 m/s = 1 N/kg = 1 kN/t

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 13

    Exigences de performance

    Art. 2.1 En zone sismique, les structures doivent tre conues et construites de sorte que les deux exigences fondamentales suivantes soient respectes : Exigence de non-effondrement

    Rsistance aux actions sismiques de calcul (EN 1998 art.3) sans effondrement local ou global et conservant une capacit portante rsiduelle aprs sisme. Sont pris en compte :

    est fixe et de priode de retour de (*);

    l consquences que peut avoir leur ruine.

    Exigence de limitation des dommages

    Rsistance des actions sismiques plus frquentes dont les cots induits seraient disproportionns par rapport celui de la structure :

    probabilit de dpassement en et priode de retour de (*) ;

    Les exigences fondamentales sont satisfaites ds lors que les critres de conformit (art. 2.2) sont vrifis.

    (*) NOTE :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 14

    Critres de conformit

    Art. 2.2 Les critres de conformit aux exigences fondamentales se traduisent par la tats limites :

    tats limites ultimes :

    personnes : rsistance des lments de fondations ; prise en compte ventuelle des effets du second ordre ; innocuit du comportement des lments non-structuraux.

    tats limites de limitation de dommages :

    -sont plus satisfaites.

    Degr appropri de fiabilit en respect de dformations limites ; Maintien du fonctionnement des services vitaux des installations de la protection

    civile.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 15

    Dispositions particulires

    Conception et dimensionnement

    Prfrer les formes rgulires en plan et en lvation. Le cas chant, amnager des joints pour dgager des units indpendantes du point de vue dynamique.

    Eviter la possibilit de ruptures fragiles ou de formation prmature de mcanismes instables. Assurer le comportement dissipatif et ductile recours possible la mthode dite de dimensionnement en capacit (voir plus loin).

    Attacher une attention particulire aux zones critiques de sorte que la transmission des

    modle structural adquat prenant en compte, le cas chant, de la dformabilit du sol, les lments non-structuraux, la prsence de structures adjacentes.

    Fondations

    La raideur des fondations soit tre tudie pour leur permettre la transmission des actions dues la superstructure au sol de faon la plus uniforme possible ;

    Un seul type de fondation pour une mme structure doit tre utilise, moins que cette

    Plan de systme qualit

    Gestion documentaire : dimensions, dispositions constructives, matriaux, dispositifs

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 16

    Conditions de sol (voir aussi EN 1998-5)

    Identification des classes de sol (Art. 3.1.2)

    Des investigations doivent tre ralises en vue de classer le sol conformment au tableau 3.1 ci-aprs (classes A E et S1/S2.

    Le site de construction doit tre normalement exempt de

    tassement permanent (voir EN 1997 et EN 1998-5).

    Le classement du site peut tre ralis en rfrence la vitesse des ondes de cisaillement vs,30 (pour une distorsion infrieure 10-5) dans les 30 m de sol suprieurs si cette

    sur le nombre de coups par essai de pntration normalis NSPT ou la rsistance au cisaillement du sol non drain cu.

    Pour les sols stratifis la vitesse moyenne des ondes de

    Les classes S1 et S2 ncessitent une tude particulire pour la

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 17

    Conditions de sol (voir aussi EN 1998-5)

    Classe

    de sol

    Description du profil stratigraphique Paramtres

    Vs,30 (m/s) NSPT (coups/30cm)

    Cu (kPa)

    A Rocher ou autre formation gologique de ce type

    comportant

    de matriau moins rsistant

    >800 - -

    B Dpts raides de sable, -

    augmentation progressive des proprits

    mcaniques avec la profondeur

    360 800 >50 >250

    C Dpts profonds de sable de densit moyenne, de

    paisseurs de quelques dizaines de mtres

    plusieurs centaines de mtres

    180 360 15 - 50 70 250

    Tableau 3.1 classes de sol

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 18

    Conditions de sol (voir aussi EN 1998-5)

    Classe

    de sol

    Description du profil stratigraphique Paramtres

    Vs,30 (m/s) NSPT (coups/30cm)

    Cu (kPa)

    D Dpts de sol sans cohsion de densit faible

    moyenne (avec ou sans couches cohrentes

    molles) ou comprenant une majorit de sols

    cohrents mous fermes

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 19

    Action sismique / acclration maximale de rfrence

    -1, chaque territoire national est divis par les autorits nationales en diffrentes zones

    5 types de sismicit sont distingues.

    Zonage territorial

    A (rocher), not agR. Des paramtres

    additionnels requis pour des types spcifiques de structure sont donns par la partie

    Cette acclration maximale de rfrence agR correspond au sisme dont la priode de retour de rfrence TNCR -effondrement (ou de probabilit de dpassement de rfrence en 50 ans gale PNCR=10%)

    le cas des zones de trs faible sismicit, il 1998.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 20

    Action sismique / acclration maximale de rfrence

    Zone agR (m/s)

    1 trs faible 0.4

    2 faible 0.7

    3 modre 1.1

    4 moyenne 1.6

    5 - forte 3.0

    (Mai 2011)

    Tableau - Arrt du 22 octobre 2010 relatif la

    classification et aux rgles de construction

    parasismique applicables aux btiments de la

    classe dite risque normal art.4.II.a

    Acclration maximale de rfrence au rocher :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 21

    Action sismique / acclration maximale de rfrence

    (Mai 2011) A noter que le Dcret n 2010-1255 du 22 octobre 2010 portant dlimitation des zones de sismicit du territoire franais affecte des zones internes particulires chaque dpartement. Exemple :

    Haute-Garonne : tout le dpartement zone de sismicit

    trs faible, sauf :

    les cantons de Bagnres-de-Luchon, Saint-Bat :

    zone de sismicit moyenne ;

    Antichan-de-Frontignes, Arguenos,

    Sengouagnet : zone de sismicit moyenne ;

    etc.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 22

    Catgorisation des btiments

    Arrt du 22 octobre 2010 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique applicables aux btiments de la classe dite risque normal

    Les btiments sont rpartis en quatre catgories d'importance. Pour les btiments constitus de diverses parties relevant de catgories d'importance diffrentes, c'est le classement le plus contraignant qui s'applique leur ensemble.

    Coefficient d'importance du btiment Le coefficient d'importance I est attribu chacune des catgories d'importance de btiment. Les valeurs des coefficients d'importance I sont donnes par le tableau ci-aprs.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 23

    Catgorie Description I

    I lesquels est exclue toute activit humaine ncessitant un sjour de longue

    dure et non viss par les autres catgories

    0.8

    II Btiments courants : btiments d'habitation individuelle ou collective, bureaux, btiments (commerces, bureaux, industries) limits 300

    personnes, de hauteur infrieure 28m, parkings

    1.0 (par

    dfinition)

    III tablissements scolaires, btiments H>28m, btiments +300 personnes, salles de runion, institutions culturelles, industries

    1.2

    IV btiments primordiaux pour la scurit civile, la dfense nationale, le maintien de l'ordre public, btiments de communication, de contrle

    arien, hpitaux, btiments de production ou de stockage d'eau potable,

    de distribution publique de l'nergie, les centres mtorologiques

    1.4

    Tableau - Arrt du 22 octobre 2010 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique

    applicables aux btiments de la classe dite risque normal art.2.III (ainsi que EC8 art. 4.2.5).

    Quatre catgories de btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 24

    Action sismique / catgorie et coefficient de rduction

    Coefficient de rduction Le coefficient de rduction n appliqu l'action sismique de calcul pouvant tre utilis pour obtenir l'action sismique servant la vrification de l'tat de limitation des dommages est gal 0,4 quelle que soit la catgorie d'importance du btiment.

    Catgorie n

    Toute catgorie 0.4

    Tableau - Arrt du 22 octobre 2010 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique

    applicables aux btiments de la classe dite risque normal art.2.IV

    Ce coefficient de rduction n est galement not limitation des dommages (voir plus loin).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 25

    Action sismique / modulation des exigences

    25

    3

    2

    1

    4

    5

    I II III

    Depuis le 1er mai 2011

    IV

    l=0.8 l=1.0 l=1.2 l=1.4

    aGR=0.4

    aGR=0.7

    aGR=1.1

    aGR=1.6

    aGR=3.0

    Btiments importants

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 26

    Action sismique / reprsentation de base

    un sisme sur un site : acclrogramme (rappel) Les composantes du vecteur acclration communiques au sol par un sisme sont enregistres par des sismomtres (oscillateurs simples) selon trois directions .

    Fig. Un acclrogramme illustre la variation

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 27

    Action sismique / reprsentation de base

    Exemple : acclrogramme de El Centro Californie 18 mai 1940

    Donnes disponibles sur le site http:// www.vibrationdata.com/elcentro.htm Autres acclrogrammes sur http:// www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htm

    http://www.vibrationdata.com/elcentro.htmhttp://www.vibrationdata.com/elcentro.htmhttp://www.vibrationdata.com/elcentro.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htmhttp://www.caee.uottawa.ca/Publications/Earthquake records/Earthquake Records.htm
  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 28

    Action sismique / reprsentation de base

    (rappel) Le mouvement d au sisme en un point donn de la surface du sol est caractris par son acclration G

    ut

    uG u

    Rigidit k Amortissement c

    Fig. oscillateur

    Masse m

    Mvt. du sol

    Gumkuucum

    ent)amortissemd'(facteur c

    c

    critique)ment (amortisse2

    propre)pulsation (

    C

    2

    mc

    m

    k

    C

    Guuuu22

    pulsation)pseudo(1 2D

    Avec :

    On introduit :

    Mvt. structural

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 29

    Action sismique / reprsentation de base

    pseudo acclration (rappel)

    u

    Fig. force quivalente

    Masse nulle

    Rigidit k

    Pseudo-Force FD (- force de rappel)

    on)acclrati-(pseudo

    force)-(pseudo

    2uum

    k

    m

    F

    kuF

    DD

    D

    Duhamel de intgrale forc terme

    0f transtititerme

    .sin1

    cossin dteutBtAetu

    t

    D

    t

    G

    D

    DD

    t

    Mme rponse structurale

    ut

    uG u

    Rigidit k

    Amortissement c

    Fig. oscillateur

    Masse m

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 30

    Action sismique / reprsentation de base

    dplacement (rappel)

    Influence de la priode propre

    -S de El Centro (amortissement fixe de )

    Utilitaire PS_Duhamel

    disponible sur le site

    sciencespourlingenieur

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 31

    Action sismique / reprsentation de base

    dplacement (rappel)

    Influence du facteur

    sur la rponse

    -S de El Centro (priode propre fixe de )

    Utilitaire PS_Duhamel

    disponible sur le site

    sciencespourlingenieur

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 32

    Action sismique / reprsentation de base

    dplacement (rappel)

    Ici les courbes correspondent la rponse au sisme de El Centro de divers oscillateurs de mme facteur

    mais ayant des priodes propres diffrentes.

    (utilitaire PS_Duhamel).

    Les amplitudes maximales dpendent de la priode propre (elles surviennent des instants diffrents).

    Pour un mme sisme connu par son acclrogramme , au mme site, on peut donc reporter imprim des oscillateurs de diffrentes caractristiques.

    A chaque Priode correspond une amplitude maxi

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 33

    Action sismique / reprsentation de base

    - spectre de rponse en dplacement (rappel)

    Umax obtenue pour chaque oscillateur en fonction de sa priode propre T spectre en dplacement .

    diffrents, on obtient un rseau de spectres.

    Spectre de rponse du sisme de El Centro

    (amortissement , calcul sur les 10

    premires secondes)

    Rseaux de spectres de rponse du sisme

    de El Centro

    (amortissement variable de 0 10%)

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 34

    Action sismique / reprsentation de base

    - spectre rappel)

    En pratique, les spectres de rponses sont tracs en pseudo-acclration

    de sorte permettre le calcul des pseudo-forces ; les courbes sont paramtres par le facteur

    Sur le mme site, il y a lieu de prendre en considration diffrents sismes (picentres plus ou moins lointains) ; ce qui rend alatoire les acclrogrammes.

    enveloppe des diffrents spectres aprs normalisation qui

    sismes.

    Fig. Famille de spectres enveloppes pour un site (diffrents sismes)

    Fig. Famille de spectres pour un site et pour un seul sisme

    1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

    T=2 /

    max 10-2 g

    1 =1%

    5%

    10% 5

    10

    15

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 35

    Action sismique / reprsentation de base

    -

    Eurocode EC8 introduit deux types de spectre de rponse : SPECTRES ELASTIQUES

    visco-lastique

    .

    plus loin).

    SPECTRES DE CALCUL A employer lorsque la conception de la structure prvoit une dissipation

    ductilit caractrise par un coefficient de comportement . Spectres adapts pour les mthodes de dimensionnement en forces latrales ou en analyse modale-spectrale.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 36

    Action sismique / reprsentation de base

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    (non-effondrement et limitation des dommages), le mouvement d au sisme la surface du sol est reprsent par le mme spectre de rponse lastique (en acclration).

    par deux composantes orthogonales indpendantes et reprsentes par le mme spectre de rponse. sismique verticale est dcrite par un autre spectre.

    Pour les structures importantes ( l>1.0)

    doivent tre pris en compte (voir plus loin).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 37

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    (EC8) NF EN 1998-1 Article 3.2.2.2

    Spectre de rponse lastique pour un amortissement de

    rfrence de 5%.

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) ;

    acclration de calcul pour un sol de classe A : ;

    paramtre de sol ;

    limite suprieure des priodes ;

    valeur de priode dfinissant le dbut de la branche dplacement spectral constant (en ) ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 38

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    1 2 3 4

    Acclration Se

    Clrit Ce Dplacement De

    Acclration en croissance linaire

    Acclration constante

    Clrit constante Dplacement constant

    De,

    Ce,

    Se

    Priode T

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 39

    Commentaires :

    priode nulle, la pseudo-acclration est gale

    ;

    pour les faibles priodes propres, la pseudo-

    pour une priode TB :

    ;

    Entre les priodes [TB , TC ], la pseudo-accl. est constante et maximale : ;

    Au-del de TC la pseudo-accl. dcrot selon 1/T (clrit spectrale constante) :

    ;

    Au-del de TD la pseudo-accl. dcrot selon 1/T (dplacement spectral est constant):

    ;

    A priode infinie (raideur nulle) la pseudo-acclration devient nulle.

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    1

    1

    2

    2

    3

    3

    4

    4

    5

    6

    7

    7

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 40

    Les rgles distinguent deux types de spectre : 1.

    comme dans les pays mditerranens ; 2.

    5.5 comme dans les rgions Nord-Europennes.

    A chacune de ces situations correspond un jeu de paramtres (et donc un profil de spectre type 1 ou type 2 respectivement) diffrent.

    Influence de la nature du sol & du type de sisme (EC8 Art3.2.2.2 & arrt du 22 octobre 2010 Art. 4.II. d & e)

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    Spectre de type 1

    A

    B

    C

    D E

    Spectre de type 2

    A

    B

    C D

    E

    Antilles, Mditerrane

    Europe du Nord

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 41

    Influence de la nature du sol & du type de sisme selon EC8 Art. 3.2.2.2 modifi arrt du 22 octobre 2010 Art. 4.II. d & e, en

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Spectre de type 1

    (Antilles- Mditerrane)

    Spectre de type 2

    (Nord-Europe)

    Classe de

    sol

    S TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    Classe de

    sol

    S TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    A 1.0 0.15 0.4 2.0 A 1.0 0.05

    (0.03)

    0.25

    (0.20)

    1.2

    (2.5)

    B 1.2 0.15 0.5 2.0 B 1.35 0.05 0.25 1.2

    (2.5)

    C 1.15 0.20 0.6 2.0 C 1.5 0.10

    (0.06)

    0.25

    (0.40)

    1.2

    (2.0)

    D 1.35 0.20 0.8 2.0 D 1.8

    (1.6)

    0.10 0.30

    (0.60)

    1.2

    (1.5)

    E 1.4 0.15 0.5 2.0 E 1.6

    (1.8)

    0.05

    (0.08)

    0.25

    (0.45)

    1.2

    (1.25)

    Action sismique / reprsentation de base

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 42

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    Le spectre employer le tableau dpos sur le site sciencespourlingenieur ou le programme PS_Pushover. Ci-dessous la page des paramtres de calcul.

    modre

    zone de sismicit ZS = 3 accel. de rfrence au rocher agR = 1.10

    type de spectre TS = 2

    ag.S = 1.32

    classe de sol CS = A paramtre de sol S = 1.00

    paramtres de spectre TB = 0.05

    TC = 0.25

    TD = 1.20

    catgorie d'importance CI = III coefficient d'importance l = 1.2

    amortissement 5.00% coef. Correction amortiss. 1.00

    EUROCODE 8 - NF EN 1998 - Art. 3.2.2.2 Spectre de rponse lastique horizontal

    https://sites.google.com/site/sciencespourlingenieur/C:/Users/ringot/Documents/My Teaching/M2_PARASISMIQUE/Sources/NORMES/SpectreAccelElastHorizontal_3.2.2.2.xlsx
  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 43

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    zone de sismicit = 3 classe de sol = A catgorie d'importance III amortissement variable de 5 20%

    situe

    .

    courbe

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 44

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) horizontal

    Action sismique / reprsentation de base

    Autre reprsentation dplacement-acclration du spectre de rponse :

    la variable est remplace par la variable exprime en mm.

    droite issue

    .

    La pseudo-acclration est lie au dplacement par :

    Cette relation permet de donner une autre reprsentation du spectre de rponse qui sera utile

    sismique par la mthode pushover

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 45

    spectre de rponse lastique (en pseudo-acclration) vertical (EC8 art. 3.2.2.3)

    Spectre de type 1

    (Antilles-Mditerrane)

    Spectre de type 2

    (Nord-Europe)

    TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    0.90 0.15 0.40 2.00 0.80 0.03 0.20 2.50

    Valeurs des paramtres dcrivant les spectres de rponse

    lastique verticaux (types 1 & 2) et selon du 22/10/ 2010

    sismique est reprsente par le spectre caractris par les valeurs ci-contre.

    Action sismique / reprsentation de base

    Coefficient de sol : S=1

    :

    :

    :

    :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 46

    spectre de rponse lastique en dplacement horizontal (EC8 art. 3.2.2.4)

    Action sismique / reprsentation de base

    Spectre de type 1

    Classe de sol TE (s) TF (s)

    A 4.5 10.0

    B 5.0 10.0

    C 6.0 10.0

    D 6.0 10.0

    E 6.0 10.0

    :

    :

    :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 47

    Action sismique / reprsentation de base

    Phnomne de non-linarit

    sollicits au- -linaire.

    La courbe ci-bton arm soumise des sollicitations cycliques :

    en petits dplacements, le comportement est linaire ;

    au-fissures apparaissent ;

    les cycles de chargement-dchargement exhibent des boucles

    Modlisation schmatique

    La courbe de comportement {dplacement-effort} est approxime par un diagramme bilinaire du type lastique parfaitement plastique comportant :

    un segment de pente K ue et la force fe (la limite lastique) ;

    puis un palier au niveau fe umax ;

    ue umax

    fe

    -fe

    u

    f

    K

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 48

    Action sismique / reprsentation de base

    Coefficient de comportement (dfinition : art. 3.2.2.5)

    un dplacement uo.

    subi par cet lment serait port fo=K.uo. En ralit, du fait des irrversibilits qui apparaissent (plasticit, fissuration),

    fe. ue umax

    fe

    u

    f

    uo

    fo

    Autrement dit, sisme gal, une structure non-lastique se verra moins sollicite visco)lastique.

    -lastique explicite, la ductilit des structures est prise en compte en ralisant une analyse lastique fonde sur un spectre rduit par rapport au spectre lastique. Ce spectre est appel spectre de calcul .

    coefficient de comportement , not q, qui

    est une approximation du rapport entre les forces sismiques que la structure subirait si

    la rponse tait compltement lastique et les forces sismiques rduites pouvant (devant) tre utilises lors du dimensionnement.

    Ce coefficient q visqueux ; il dpend de la nature des matriaux, du parti constructif, de la classe de ductilit (cf. EC8 art. 5 9).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 49

    spectre de calcul horizontal Sd 3.2.2.5 + dcret 22/10/2010)

    Action sismique / reprsentation de base

    Allure du spectre de calcul horizontal

    g

    DCg

    dD

    g

    Cg

    dDC

    gdCB

    B

    gdB

    a

    T

    TT

    qSa

    TSTT

    a

    T

    T

    qSa

    TSTTT

    qSaTSTTT

    qT

    TSaTSTT

    2

    5.2

    :

    5.2

    :

    5.2:

    3

    25.2

    3

    2:0

    TB TC TD

    Spectre de type 1 Spectre de type 2

    Classe

    de sol

    S TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    Classe

    de sol

    S TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    A 1.0 0.15 0.4 2.0 A 1.0 0.03 0.20 2.5

    B 1.2 0.15 0.5 2.0 B 1.35 0.05 0.25 2.5

    C 1.15 0.20 0.6 2.0 C 1.5 0.06 0.40 2.0

    D 1.35 0.20 0.8 2.0 D 1.6 0.10 0.60 1.5

    E 1.4 0.15 0.5 2.0 E 1.8 0.08 0.45 1.25

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 50

    spectre de calcul vertical Svd

    Action sismique / reprsentation de base

    Spectre de type 1 Spectre de type 2

    TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    TB

    (s)

    TC (s)

    TD (s)

    0.90 0.15 0.40 2.0 0.8 0.03 0.20 2.5

    :

    :

    :

    :

    est intgr dans le coefficient de comportement .

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 51

    Amplification pour effet de site topographique - Art.3.2.2.1 (6)

    Action sismique / reprsentation de base

    1998-5.

    pondre par un coefficient

    pour les btiments situs

    hauteur suprieure 10m.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 52

    Amplification pour effet de site topographique - Art.3.2.2.1 (6)

    Action sismique / reprsentation de base

    On calcule :

    Entre O (crte) et B (au dessus) : Si (angle 15) alors Si alors Si alors

    Au-del de A ou de B : Entre O et A ou entre O et B : raccordement linaire.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 53

    Dimensionnement des btiments

    Gnralits

    Le modle du btiment doit reprsenter la distribution des masses et des rigidits de

    sismique considre ;

    La structure peut gnralement tre considre comme constitue de systmes rsistant aux charges horizontales et verticales relis par des diaphragmes horizontaux ;

    Lorsque les planchers sont assimilables des diaphragmes rigides, les masses et les -ci peuvent tre concentrs au CDG ;

    Pour les btiments en bton et en maonnerie, la rigidit de calcul des lments structuraux doit prendre en compte la fissuration ;

    Il convient de prendre en compte les murs de remplissage contribuant significativement la rigidit et la rsistance latrales du btiment ;

    Les effets sismiques et les effets des autres actions prsentes dans la situation sismique

    la structure ;

    3D : les effets de torsion gnrale sont pris en compte selon des modalits particulires.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 54

    Dimensionnement des btiments

    (suite)

    1. Analyse par forces latrales (art. 4.3.3.2) Le mode fondamental de vibration importe seul ; des forces latrales quivalentes

    2. Analyse modale (art. 4.3.3.3) Les rponses des modes de vibrations contribuant de manire significative la rponse sont prises en compte ; les rponses modales sont tablies sur la base du spectre de calcul puis combines de faon harmonique ;

    3. Analyse statique en pousse progressive push-over (art. 4.3.3.4.2) Mthode conduite sous charges horizontales croissant de faon monotone destine valuer les mcanismes plastiques attendus en cas de sisme et la distribution des dommages rsultant ;

    4. Analyse dynamique chronologique non linaire (art. 4.3.3.4.3) Intgration numrique directe des quations diffrentielles du mouvement en utilisant les acclrogrammes (3 mini) pour reprsenter les mouvements du sol.

    Voir le cours de dynamique de Master 1 sur le site sciencespourlingenieur.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 55

    Dimensionnement des btiments

    (suite)

    Mthodes

    Linaires quivalentes avec coefficient de comportement q

    Analyse multimodale avec spectre

    Mthode simplifie des Forces latrales

    (si rgularit )

    Non-linaires

    Pousse progressive push over

    Analyse temporelle

    C:/Users/ringot/Documents/My Teaching/M2_PARASISMIQUE/COURS/M2_EC8_PUSHOVER-PART6.pptx#1. Annexe NF EN 1998 - Eurocode 8
  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 56

    Masses sismiques prendre en compte (EC8 art. 3.2.4 et 4.2.4)

    tre valus en prenant en compte la prsence des masses associes aux charges gravitaires permanentes Q et variables Q combines selon la relation :

    Gk,j valeur caractristique de la jme charge permanente ;

    Qk,i valeur caractristique de la ime charge variable ;

    g acclration de la pesanteur = 9,81N/kg = 9,81m/s

    E,i i dans la situation sismique de calcul :

    j i

    ik

    iE

    jk

    g

    Q

    g

    GM

    ,

    ,

    ,

    Le coefficient i est donn par le

    tableau ci-contre

    Les coefficients de combinaison 2i (combinaison sismique)

    (voir page suivante)

    Etage

    Catgories A C Toit

    Etages occupations corrles

    Etages occupations indpendantes

    1,0

    0,8

    0,5

    Catgories D F et

    archives

    1,0

    Pont roulant (annexe

    France)

    Masse propre du pont roulant

    Masse suspendue sisme horizontal

    Masse suspendue sisme vertical

    1,0

    0,0

    0,2

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 57

    Masses sismiques prendre en compte (coefficients 2j)

    base de calcul des structures -dessous).

    Action (selon la catgorie du btiment)

    Type de combinaison & coefficient associ

    Fondamentale

    0

    Accidentelle

    1

    Sismique

    2

    Charges d'exploitation des btiments, catgorie (voir EN 1991-1.1) :

    Catgorie A : habitation, zones rsidentielles

    Catgorie B : bureaux

    Catgorie C : lieux de runion

    Catgorie D : commerces

    Catgorie E : stockage

    kN

    Catgorie G : zone de trafic, vhicules de poids 30 kN

    Catgorie H : toits

    0,7

    0,7

    0,7

    0,7

    1,0

    0,7

    0,7

    0

    0,5

    0,5

    0,7

    0,7

    0,9

    0,7

    0,5

    0

    0,3

    0,3

    0,6

    0,6

    0,8

    0,6

    0,3

    0

    Charge due la neige (voir EN 1991-1-5) hors pays nordiques :

    Lieux situs une altitude H > 1 000 m

    0,70

    0,50

    0,50

    0,20

    0,20

    0

    Charges dues au vent sur les btiments (voir EN 1991-1-4) 0,60 0,20 0

    Temprature (hors incendie) dans les btiments (voir EN 1991-1-5) 0,60 0,50 0

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 58

    Rigidit prendre en compte pour les lments en bton

    La rigidit des lments structuraux en bton doit tenir compte de la fissuration (art. 4.3.1).

    lments en bton arm est prise gale la moiti de la rigidit des lments non-fissurs.

    Elment Rigidit la

    flexion

    tranchant

    Rigidit

    normal

    Poutres non prcontraintes

    Poutres prcontraintes

    Poteaux comprims

    Poteaux tendus

    Murs et diaphragmes non fissurs

    Murs et diaphragmes fissurs

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 59

    Dimensionnement des btiments

    Principes de base de la conception (Art. 4.2)

    1. Simplicit de la structure ;

    2. Uniformit, symtrie et hyperstaticit ;

    3. Rsistance et rigidit dans deux directions principales ;

    4. Rsistance et rigidit vis--vis de la torsion ;

    5. Action des diaphragmes au niveau des planchers ;

    6. Fondations appropries.

    Simplicit de la structure

    Cheminements clairs et directs des forces sismiques vers les fondations :

    Scuriser la modlisation, le calcul, le dimensionnement, les dispositions

    sismique ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 60

    Dimensionnement des btiments

    Principes de base de la conception (suite)

    Uniformit, symtrie & hyperstaticit

    Uniformit en plan :

    Rpartition rgulire des lments structuraux pour une transmission courte et

    Uniformit en lvation :

    Elimination des zones de concentrations de contraintes lieux de rupture prmature ;

    Masses & rigidits rparties corrlativement :

    Elimination naturelle des excentricits importantes ;

    Distribution rgulire et symtrique des structures ;

    Hyperstaticit :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 61

    Dimensionnement des btiments

    Principes de base de la conception (suite)

    Rsistance et rigidit dans les deux directions principales

    Bidirectionnalit des sismes :

    Ncessit de rsister aux actions horizontales selon deux directions ;

    Orthogonalit :

    Disposition des lments structuraux selon un rseau orthogonal assurant des caractristiques de rsistance et de rigidit similaires dans les deux directions ;

    Rigidit :

    Eviter les dplacements excessifs (risque de dommages importants ou

    Rsistance et rigidit la torsion

    :

    Rapprocher au maximum le centre de masse et le centre de torsion ;

    :

    Dporter les lments principaux de contreventement en priphrie du btiment ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 62

    Dimensionnement des btiments

    Principes de base de la conception (fin)

    Action des diaphragmes au niveau des planchers

    Rle des planchers et du toit :

    Solidarisation des lments verticaux ;

    Rigidit dans le plan & liaison avec les lments verticaux :

    Eviter les grandes trmies et ouvertures en particulier proximit des lments structuraux verticaux ;

    Prendre en compte la souplesse des diaphragmes allongs le cas chant ;

    Fondations adquates

    Solidarit de la construction avec ses fondations :

    Caisson alvol :

    A employer lorsque la structure comporte un nombre rduit de voiles porteurs ;

    Longrines de liaison :

    A employer orthogonalement lorsque les massifs de fondation sont isols.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 63

    Classement de rgularit

    En vue de son dimensionnement sismique une structure peut tre classe comme :

    o structure rgulire ;

    o structure irrgulire.

    Ce critre impacte sur le choix des modles de calcul employs pour le dimensionnement sismique et selon les modalits spcifies par le tableau 4.1 ci-dessous.

    Rgularit Simplifications admises Coef. q

    En

    Plan

    En

    Elvation

    Modle Analyse lastique linaire (pour analyse linaire)

    Oui Oui Plan Force latrale a) Valeur de rfrence

    Oui Non Plan Modale Valeur minore c)

    Non Oui Spatial b) Force latrale a) Valeur de rfrence

    Non Non Spatial Modale Valeur minore

    a) La priode propre T1 doit tre infrieure 4.TC et 2.0s (art. 4.3.3.2).

    b) Un modle plan spar dans chaque direction horizontale peut tre utilis sous certaines conditions.

    c) Valeur minore = Valeur de rfrence x 0.8.

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 64

    Rgularit en plan : critres (art. 4.3.2.2)

    Un btiment est class rgulier en plan -aprs :

    1. Symtrie approximative en plan par rapport deux axes tant pour ce qui concerne la raideur latrale pour ce qui concerne la distribution de la masse ;

    2. Compacit en plan : Aucun des retraits du contour

    3. Raideur en plan des planchers : elle doit tre plus importante que la raideur latrale des lments verticaux pour fonctionner en diaphragme ;

    4. Elancement limit 4 ;

    5. Excentricit structurale (idem en y) o est la distance entre le CdG G et le centre de rigidit C mesure selon la direction x perpendiculaire la direction de calcul considre, est le rayon de torsion, est le rayon de giration massique du plancher en plan ;

    Les modalits de calcul des grandeurs mentionnes ci-dessus sont indiques dans les pages suivantes.

    A

    A1 5%.A

    A2 5%.A

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 65

    Rgularit en plan : modalits

    Effet de torsion (thorie)

    un glisseur qui agit au centre de masse G (excentricit e) avec le centre de raideur C couple de torsion qui affecte la distribution des efforts dans les lments de contreventement.

    Les effets structuraux et accidentels de la torsion doivent ainsi tre pris en compte, y compris dans les modles simplifis 2D applicables aux btiments rguliers . Rappelons que les effets de torsion sont limits en pratique par :

    La condition de symtrie en plan ; Le dport des contreventements au plus prs des faades.

    C G

    O F

    C G

    O F

    C G

    O

    e Mt=F.e

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 66

    Rgularit en plan : modalits

    Effet de torsion (thorie suite)

    se traduit par une rotation du plancher autour du centre de raideur C . Les contreventements sont ainsi sollicits en flexion dvie et en torsion (cette dernire pouvant tre nglige).

    Dimensionnement des btiments

    Le dplacement (dflexion) subi contreventement (x,y) est . O planchers conscutifs : ; h est la hauteur du niveau considr et est le taux de rotation li au moment de torsion GJ par la relation :

    Les composantes de force de cisaillement en tte de contreventement selon x et y sont

    proportionnelles dans les directions correspondantes :

    et C

    tel que .

    NOTE : en toute rigueur, et dsignent les coordonnes du centre de torsion du contreventement

    C

    O

    Mt x

    y

    x

    y

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 67

    Rgularit en plan : modalits

    Effet de torsion (thorie fin)

    Dimensionnement des btiments

    contreventements est gale au moment de torsion lui-mme. Ainsi :

    module de torsion : tel que

    Le terme , de dimension en L6, est appel improprement rigidit la

    torsion

    et ; par consquent :

    et

    Dans les calculs, doit prendre en compte les sismes selon les deux directions, et !

    C

    O

    Mt x

    y

    x

    y

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 68

    Rgularit en plan : modalits (suite)

    (rappel)

    Dimensionnement des btiments

    La masse propre du plancher caractrise par la poids volumique ; La part quasi permanente des charges variables ;

    Les masses concentres , solidaires du plancher, dont les contreventements (pour

    moiti entre plancher haut et plancher bas).

    en dsignant par la masse

    surfacique prendre en compte.

    Position du centre de gravit G ou centre de masse .

    X

    Y

    G

    O

    Ai

    Mi Yi

    YG

    XG Xi

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 69

    Rgularit en plan : modalits (suite)

    Il est assimilable au centre de torsion du profil constitu par les lments structuraux verticaux.

    Le centre de raideur est assez complexe calculer en rgle gnrale.

    Dimensionnement des btiments

    NOTATION : x donc et

    Naturellement, les inerties des contreventements sont calculs dans leur repre principal

    A dfaut, lorsque les lments sont isols et de forme convexe, on peut adopter la formule dite des rigidits relatives . (voir le cours de dynamique des structures).

    Calcul de la position du centre de raideur C.

    !

    X

    Y

    C

    O

    XC

    YC

    Aj

    Yj

    Xj

    I xj , I yj

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 70

    Rgularit en plan : modalits (suite)

    Calcul des rayons de torsion rx et ry

    Les rayons de torsion selon les deux directions principales sont dfinis par la relation suivante :

    Calcul du rayon de giration massique du plancher ls

    Par dfinition :

    Pour un plancher rectangulaire :

    (pour les autres configurations, utiliser les formules de Huygens)

    Dimensionnement des btiments

    x

    y

    C

    et centr sur le centre de raideur C

    centr sur le centre

    !

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 71

    Rgularit en lvation : critres (art. 4.2.3.3)

    Un btiment est class rgulier en lvation -aprs :

    1. Continuit de tous les lments de contreventement (noyaux, murs, poteaux) du

    2. Raideur et masse constantes ou en rduction progressive, sans variation brusque, de la base au sommet du btiment ;

    3. Rsistance

    maximum) ;

    4. Limitation des retraits en lvation (page suivante).

    Dimensionnement des btiments

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 72

    Rgularit en lvation : critres (suite)

    H

    0,15H

    L3 L1

    L1

    L2

    L

    L1

    L2

    L

    Retraits symtriques successifs :

    Retraits asymtriques successifs :

    et

    Retrait unique sous :

    Retrait unique au-dessus de :

    Dimensionnement des btiments

    0,15H

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 73

    forces latrales (art. 4.3.3.2)

    Dimensionnement des btiments

    Btiment dont la rponse ne dpend que du mode fondamental dans chaque direction ;

    Il faut pour cela art. 4.3.3.2.1(2) :

    Que le btiment satisfasse les conditions de rgularit en lvation ;

    Que les priodes propres T1 selon les deux directions satisfassent la condition

    Effort tranchant la base de la structure

    Fb la base, selon chaque direction principale, est dtermin par la relation :

    mTSF db 1

    mi

    Fi-1

    ki

    Fb

    Fi

    FN

    Sd(T1) ordonne du spectre de calcul pour la priode T1 ; m masse totale du btiment au dessus des fondations ;

    Coefficient correcteur : =0.85 si et plus de 2 tages ; =1.0 sinon.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 74

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Pour les structures avec des murs de contreventement en bton ou en maonnerie, on

    adoptera o effective totale des sections des murs de

    contreventement au 1er niveau ;

    On peut galement aussi utiliser la relation a):

    o d est le dplacement lastique horizontal du sommet du btiment d aux charges gravitaires appliques horizontalement.

    a) Priode propre par la mthode de Rayleigh quand le motif de vibration est donn par les charges gravitaires :

    (d en mtre et T en seconde),

    Calcul de la priode fondamentale

    Utilisation de la mthode de Rayleigh :

    Ct=0,085 portiques spatiaux en acier ; Ct=0,075 portiques spatiaux en bton ; Ct=0,050 autres structures ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 75

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales en lvation

    La forme du mode fondamental s(x) dans chaque direction

    dynamique des structures ;

    dans les deux modles plans, des forces horizontales Fi chaque tage de masse mi :

    jj

    iibi

    ms

    msFF

    Si les dplacements horizontaux sont supposs crotre linairement suivant z, alors :

    jj

    iibi

    mz

    mzFF

    F1

    F2

    F3 M3

    M2

    M1 s1

    s2

    s3

    z1

    z2

    z3

    F1

    F2

    F3 M3

    M2

    M1

    z3

    z1

    z2

    z3

    z2

    z1

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 76

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales dans le plan

    Les forces sismiques horizontale Fu,i , une fois dtermines pour chaque direction u du G du plancher considr ; elles sont

    ensuite distribues dans les lments de contreventement en supposant les planchers rigides dans leur plan [EC8 art. 4.3.3.2 (4) ].

    Deux effets doivent tre pris en compte :

    repris en tte de contreventement j du niveau i est ainsi

    proportionnel sa rigidit la flexion dans ledit niveau.

    Ainsi, pour le sisme agissant selon la direction x :

    et pour le sisme agissant selon la direction y :

    G

    = inertie dans la direction du contreventement n du plancher n ).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 77

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales dans le plan (suite)

    EFFET DE LA TORSION (voir aussi le cours de dynamique des structures)

    G par rapport au centre de raideur C gnre un moment de torsion exprim par la relation (*) :

    (*) et sont des quantits algbriques.

    Expression qui prend en compte une excentricit accidentelle

    . Ainsi :

    x

    y

    C

    G

    et

    Les excentricits accidentelles sont prises gales 5% de la longueur de plancher au niveau tudi (art. 4.3.2) :

    et

    pris pour tous les tages.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 78

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales dans le plan (suite)

    EFFET DE LA TORSION (suite)

    tranchant en tte de contreventement :

    et

    BILAN DES EFFORTS TRANCHANTS

    et

    x

    y

    C

    G

    Refend j

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 79

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales dans le plan (suite)

    EFFORTS TRANCHANTS (simplification)

    Certains auteurs dcouplent les effets de torsions induits dans une direction du fait de la composante sismique agissant dans la direction transversale. On trouve ainsi :

    x

    y

    C

    G

    et

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 80

    (fin)

    Dimensionnement des btiments

    Distribution des forces sismiques horizontales dans le plan (fin)

    EFFORTS TRANCHANTS (variante rglementaire EC8 art. 4.3.3.2.4)

    Si les raideurs latrales et les masses sont rparties de faon symtrique, les effets de la torsion accidentelle sont pris en compte par pondration des efforts tranchants (dus la

    u tel que :

    (si 1 modle spatial)

    (si 2 modles plans)

    u coordonne absolue du CDG du contreventement considr par rapport au centre de masse perpendiculairement au sisme ;

    Leu distance entre les deux contreventements les plus loigns dans la direction perpendiculaire au sisme.

    u

    G

    Ainsi, pour le sisme agissant selon la direction x :

    et pour le sisme agissant selon la direction y :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 81

    analyse modale utilisant les spectres de rponse (art. 4.3.3.3)

    Dimensionnement des btiments

    Analyse applicable aux btiments ne satisfaisant pas les conditions indiques en 4.3.3.2.1(2).

    Les rponses de tous les modes contribuant significativement la rponse globale doivent tre pris en compte :

    La somme des masses modales des modes considrs suprieure ou gale 90% de la masse totale .

    Tout mode de masse nodale suprieure ;

    Dans le cas de btiments o la contribution du mode de torsion est significative et que les conditions ci-dessus ne sont pas respectes, un modle spatial est requis avec un nombre minimal k de modes tel que (n = nombre de niveaux au dessus des fondations) et (Tk est la priode du mode k).

    Les forces statiques horizontales quivalentes au sisme sont calcules mode par mode par la relation :

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 82

    (suite)

    Dimensionnement des btiments

    Calcul des sollicitations dans les porteurs

    (voir le polycopi de dynamique des structures).

    Combinaison des rponses modales (art. 4.3.3.3.2)

    Soit un effet sismique calcul pour le mode j (effort tranchant, moment,

    :

    et, ce, condition que les modes soient indpendants (priodes diffrant de plus de 10%). Dans le cas contraire, on prendra une combinaison quadratique complte (voir le polycopi de dynamique des structures ou les rgles PS92).

    Effets de la torsion (art. 4.3.3.3.3)

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 83

    Dimensionnement des btiments

    Composantes horizontales (art. 4.3.3.5.1)

    Elles agissent simultanment et se combinent comme suit. Si et dsignent

    peuvent tre combines :

    soit de faon quadratique :

    alternativement selon deux combinaisons :

    (a) et (b)

    Composante verticale (art. 4.3.3.5.2)

    ;

    Elments en appuis distants de plus de 20 m de porte ou consoles de plus de 5m ;

    Elments prcontraints quasi-horizontaux ;

    Poutres supportant des poteaux ;

    Structure sur appuis parasismiques ;

    Elle se combine avec les actions horizontales comme indiqu ci-dessus de faon tendue au trois composantes x, y, z.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 84

    Dimensionnement des btiments

    Valeur caractristique de permanente j

    Valeur

    Valeur caractristique d'une action sismique

    Valeur de calcul d'une action sismique o est le coefficient

    i

    Effet de

    Bases de calcul des structures Art. 6.4.3.4 Combinaisons d'actions pour les situations de projet sismiques pour les

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 85

    Calcul des dplacements (art. 4.3.4)

    Dimensionnement des btiments

    on obtient des dplacements sismique de calcul par la relation :

    O dsigne le coefficient de comportement li au dplacement (gnralement gal q).

    Condition de joint sismique (art. 4.4.2.7)

    structures adjacentes ou entre des units structurellement indpendantes du mme btiment :

    Les dplacements ne peuvent empiter sur une limite de proprit ;

    La distance entre deux units indpendantes et

    proprit doit vrifier la condition ,

    expression dans laquelle dsigne le dplacement horizontal maximal en tte de btiment i ;

    Si les deux units ont leurs planchers respectifs situs aux mmes niveaux la distance minimale ci-dessus peut tre rduite 70%.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 86

    Limitation des dommages (art. 4.4.3)

    Dimensionnement des btiments

    limitation des dommages est considre comme satisfaite si les dplacements entre tages sont limits comme indiqu ci-aprs lors de sismes priode de

    non-effondrement (475 ans).

    Limitation des dplacements entre tages (art. 4.4.3.2)

    Btiments ayant des lments non structuraux composs de matriaux

    fragiles.

    Btiments ayant des lments non structuraux ductiles.

    Btiments ayant des lments non structuraux fixs de manire ne pas

    non-structuraux.

    ) ; hauteur entre tages ; coefficient de rduction (0,4).

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 87

    Ductilit & coefficient de comportement

    Ductilit : pourquoi ?

    1.

    plastiques ;

    2.modlisation :

    de 475 ans ;

    Connaissances partielles sur le systme de failles qui maillent une rgion ;

    Pertinence des modles dynamiques ;

    Pertinence des modles de comportement des matriaux et des lments de

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 88

    Ductilit & coefficient de comportement

    Ductilit : comment ?

    La ductilit doit tre matrise : comme le sisme impose un dplacement la structure, celui-ci peut tre atteint :

    Soit de faon quasi-lastique (branche DCL) ce qui ncessite une rsistance leve des sections car la

    Soit de faon lasto-plastique (branche DCM)

    judicieux de dispositions constructives ; d

    Fb

    du

    DCH

    DCM

    DCL

    Soit de faon plastique (branche DCH) en admettant dformations plastiques leves confrant le caractre dissipatif et ce, grce des

    assez onreuses.

    Classe

    Classe type Calcul des

    actions sismiques

    Vrifications

    (selon matriau)

    Coefficient de

    comportement q

    Note

    DLC Low EC8 EC2 EC6 q 1,5 Zone de faible sismicit

    DCM Medium EC8 EC8 + EC2 EC6 1,5 q 3,2 + rgles spcifiques EC8

    DCH high EC8 EC8 + EC2 EC6 1,6 q 6,5 + rgles spcifiques EC8

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 89

    Ductilit & coefficient de comportement

    Considrons un oscillateur simple, en pendule invers soumis un sisme. La liaison avec le sol est caractrise par le moment

    M et la rotation .

    Supposons que le sisme impose une

    Si le comportement du pendule est lastique, le moment atteindra la valeur au point et il accumulera

    restituera au cycle suivant avant

    au point .

    Si le comportement est ductile, le moment sera plafonn la valeur et le point

    atteigne . Au point

    o est le

    coefficient de ductilit. A chaque cycle (

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 90

    Ductilit & coefficient de comportement

    zones critiques potentiellement plastiques. Au contraire les zones adjacentes aux sections potentiellement critiques sont surdimensionnes.

    ductilit plus ou moins grande (DCH ou DCM).

    diffrents partis constructifs (bton, acier, construction mixte, bois, maonnerie) ainsi que Eurocodes EC2 EC7.

    Au cours du sisme, un mcanisme stable

    Les rotules plastiques apparaissent au fur et mesure que le dplacement impos par le

    ralise grce au modle en pousse progressive ;

    Le mcanisme est stable car la capacit portante et le degr de mobilit ne sont pas affects par les cycles successifs imposs par le sisme.

    Les poteaux doivent tre prservs de tout mcanisme, sauf leur base (ce qui exclut, par exemple, les contreventements en forme de K).

    application

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 91

    Ductilit & coefficient de comportement

    exemples

    ACIER

    section de la poutre

    interdit que la

    plastification survienne

    BETON ARME

    Les armatures transversales crent une zone de

    frettage dans les zones critiques des poutres et

    prservent ainsi la capacit portante plastique au cours

    des cycles de dplacement imposs par les secousses

    sismiques.

    Doc. Michael D. Engelhardt, Ted Winneberger, Andrew J. Zekany and Timothy J. Potyraj

    Doc. EC8 art. 5.4.3.1.2 dispositions constructives pour la ductilit locale

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 92

    Ductilit & coefficient de comportement

    Ductilit & dissipation q coefficient de comportement : il rend

    compte des incursions de la structure en

    un coefficient rducteur de sollicitations

    q dpend de la rserve plastique telle que :

    sismique horizontale de calcul la formation de la premire rotule plastique dans le systme

    sismique horizontale de calcul la formation du mcanisme plastique global

    rserve plastique , soit tabule (pages

    suivantes), soit calcule par la courbe de capacit de la structure. Valeur limite 1.5 selon Art. 5.2.2.2(8).

    Courbe de capacit

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 93

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Les poutres ;

    Les poteaux ;

    Les murs (rapport longueur paisseur suprieur 4) ;

    Les murs ductiles ; encastrs leur base et conus pour dissiper de

    ouverture ni perforation large au dessus de leur base ;

    Murs coupls

    Mur ductile

    Poutres

    Poteau

    Les murs de grandes dimensions en bton peu arm ; de longueur au moins gale 4m, dveloppant une fissuration limite et un comportement non-lastique ;

    Les murs coupls ; composs de deux murs isols ou plus liaisonns de faon rgulire par des linteaux ductiles (le couplage des murs par les dalles ne doit pas tre pris en compte dans

    );

    Elments structuraux

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 94

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Systmes structuraux

    Systme ossatures ; structure ossatures spatiales dont la

    ensemble ;

    Systme contreventement mixte ; le transfert des charges verticales est assur par une ossature spatiale et le contreventement est assur en partie par cette ossature et en partie par des murs ; un tel systme est dit quivalent une ossature

    du btiment et quivalent des murs si les murs

    tranchant la base du btiment ;

    Systme noyau ; systme de murs (ou contreventement mixte) dont les rayons de torsion et sont infrieurs au rayon de

    giration du plancher ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 95

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Systmes structuraux (fin)

    Systme en pendule invers ; plus de 50% de la masse du systme est situe dans le tiers suprieur de la hauteur du btiment ou dans

    Les systmes de murs ; la rsistance aux charges verticales et latrales est assure principalement par des murs structuraux

    la base du btiment dpasse 65% de la

    structural dans son ensemble.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 96

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Coefficient de comportement

    Le coefficient de comportement doit tre calcul pour chaque direction de calcul par :

    valeur de base du coefficient de comportement ; coefficient refltant le mode de rupture prdominant.

    Art. 5.2.2.2 ,Tableau 5.1 - Valeurs de base du coefficient de comportement

    Type structural

    (systmes)

    Classe de ductilit

    DCL DCM DCH

    Ossature, contreventement mixte, murs coupls

    1,5

    Murs non coupls 3,0

    Noyau 2,0 3,0

    Pendule invers 1,5 2,0

    La valeur de doit tre rduite de 20% pour les btiments qui ne sont pas rguliers en lvation.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 97

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Coefficient de comportement

    Le rapport est tabul ci-dessous pour les btiments rguliers en plan.

    Valeurs du rapport de sur-rsistance

    Type structural

    (systme)

    typologie

    Ossature

    Contreventement mixte quivalent une

    ossature

    1,1

    Ossature une trave de plusieurs tages 1,2

    Ossature ou contreventement mixte

    quivalent une ossature plusieurs traves

    de plusieurs tages

    1,3

    Contreventement mixte de murs

    Contreventement quivalent des murs

    Systme de murs ne comportant que deux

    murs non coupls par direction horizontale

    1,0

    Autres systmes de murs non coupls 1,1

    Contreventement mixte quivalent des

    murs ou systmes de murs coupls

    1,2

    Pour les btiments irrguliers en plan, valuer le rapport comme la moyenne de 1,0 et de la valeur prise dans le tableau ci-dessus.

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    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN BETON ARME

    Coefficient de comportement

    Le coefficient refltant le mode de rupture prdominant est pris comme suit.

    est le facteur de forme des murs pour autant que ce rapport ne soit pas

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    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    Systmes structuraux (art. 6.3.1)

    a) Ossature en portique : structure dans laquelle la rsistance aux forces horizontales est assure principalement par flexion ; les zones dissipatives sont situes dans des rotules plastiques aux extrmits des poutres et en pied de poteaux ;

    Portique une trave et un niveau

    Portique une trave et

    plusieurs niveaux

    Portique plusieurs traves et

    plusieurs niveaux

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 100

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    Systmes structuraux (art. 6.3.1 - suite)

    b) Ossature avec triangulation barres centres : structure dans laquelle la rsistance aux forces horizontales est assure principalement par des lments soumis des efforts normaux ; les zones dissipatives sont situes dans les diagonales (ou entretoises ) tendues (en X, dcouples, en V);

    Triangulation en X Triangulation diagonales

    dcouples

    Triangulation en V

    Les diagonales comprimes sont ngliges

    dans la reprise des forces horizontales

    Les diagonales comprimes sont prises en compte

    dans la reprise des forces horizontales

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 101

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    Systmes structuraux (art. 6.3.1 - suite)

    c) Ossature avec triangulation barres (entretoises) excentres : structure dans laquelle la rsistance aux forces horizontales est assure principalement par des lments soumis

    tre dissipe dans des tronons sismiques, soit par flexion cyclique, soit par cisaillement cyclique ;

    Triangulation entretoises excentres

    Les zones dissipatives sont situes dans les tronons

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 102

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    d) Systme en pendule invers ; plus de 50% de la masse du systme est situe dans le tiers

    a lieu la base du btiment ( gauche) ou en tte et en pied de poteaux ( droite);

    e) Systme noyaux ou murs en bton ; structure dans laquelle la rsistance aux forces horizontales est assure principalement par ces noyaux ou ces murs ;

    Systmes structuraux (art. 6.3.1 - suite)

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    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    f) Ossature en portique combine avec des entretoises centres ;

    g) Ossature en portique combine avec des remplissages ;

    Systmes structuraux (art. 6.3.1 - suite)

    h) Ossature avec triangulation en K ;

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 104

    Ductilit & coefficient de comportement

    BATIMENTS EN ACIER

    Tableau 6.2 - Limite suprieure de la valeur de rfrence

    du coefficient de comportement q pour les systmes rguliers en lvation (art. 6.3.2)

    Type de structure (*)

    (*) pour les btiments irrguliers en lvation, rduire les valeurs de q de 20%

    Classe de ductilit

    DCM DCH

    a) Ossature en portique

    b) Ossature avec triangulation barres centres

    Entretoises diagonales ;

    Entretoises en V,

    c) Ossature avec triangulation barres excentres

    d) Pendule invers

    e) Structures avec noyaux ou murs en bton (bton arm) (bton arm)

    f) Ossature en portique avec triangulation centre

    g) Ossature en portique avec remplissage

    Remplissage en bton ou en maonnerie non connects,

    Remplissage en bton arm connects ;

    (construction mixte)

    (construction mixte)

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 105

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    PUSHOVER

    Les pages suivantes abordent la mthode de dimensionnement en pousse

    de projet.

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 106

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    En rgime sismique, les non-linarits sont prises en compte de faon globale par , rducteur des sollicitations, dont

    ).

    comportement de la structure au fur et mesure que les dommages y apparaissent. Les sources de non-peuvent tre finement prises en compte sous rserve que leur modlisation soit possible.

    o Endommagement du bton o o Frottement dans les liaisons o Mouvement des fondations o Dplacement de liquides o

    INTRODUCTION 1/2

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 107

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    pushover Eurocode et est expose en 4.3.3.4.2 Analyse statique non linaire (en pousse progressive) Dtermination du dplacement cible .

    -linaire) aux mthodes (linaires) des forces latrales ou modale-spectrale dj abordes. Son intrt rside dans la possibilit de :

    a) vrifier ou revoir les valeurs du rapport de sur- 5.2.2.2, 6.3.2 et 7.3.2) ;

    b) valuer les mcanismes plastiques attendus et la distribution des dommages ; c) valuer la performance structurale des btiments existants ou renforcs, pour

    -3 ; d) comme variante au calcul bas sur une analyse lastique linaire utilisant le

    coefficient de comportement q. Dans cible indiqu en 4.3.3.4.2.6(1)P comme base de calcul.

    INTRODUCTION 2/2

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 108

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    Le principe consiste superposer dans un diagramme commun, en dplacement-acclration, le spectre de dimensionnement et la courbe de capacit de la structure afin

    point de fonctionnement .

    seul DDL. Pour cela on dfinit un dplacement de contrle (gnralement celui du

    btiment).

    -linarits et irrversibilits subies dans le sisme donn. Le spectre du sisme utilis dans cette analyse ne tient pas compte du coefficient de

    !

    Le spectre de dimensionnement caractrisant la demande sismique

    amortissement conventionnel initial de 5% (voir plus loin).

    PRINCIPE GENERAL

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 109

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    REPRESENTATION DU SPECTRE DE REPONSE ELASTIQUE EN DEPLACEMENT-ACCELERATION

    faible

    zone de sismicit ZS = 2 accel. de rfrence au rocher agR = 0.70

    type de spectre TS = 2

    ag.S = 1.26

    classe de sol CS = C paramtre de sol S = 1.50

    paramtres de spectre TB = 0.1

    TC = 0.25

    TD = 1.20

    catgorie d'importance CI = III coefficient d'importance l = 1.2

    amortissement 20.00%coef. Correction amortiss. 0.63

    EUROCODE 8 - NF EN 1998 - Art. 3.2.2.2 Spectre de rponse lastique horizontal

    Fichier SpectreAccelElastHorizontal-3.2.2.2.xlsx sur le site sciencespourlingenieur (exemple de paramtrage)

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 110

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    Art.4.3.3.4.2.3 La courbe de capacit vise rendre compte du comportement global crot progressivement

    transversal du centre de gravit du dernier niveau (hors superstructures ventuelles). Art.4.3.3.4.1(6) Les charges gravitaires doivent tre prises en compte ce qui peut influer sur la relation force-dplacement des lments structuraux. Art.4.3.3.4.2.2 Le sisme est rendu compte par des charges latrales dont la somme est

    envisages :

    COURBE DE CAPACITE

    1. Schma uniforme o les forces sont proportionnelles aux masses ;

    2. Schma modal

    latrales ou par analyse modale (on retient alors le premier mode).

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    Mthode en pousse progressive (pushover)

    RAPPEL : Moment lastique et moment rsistant -symtrique

    (type HE ou IPE) voir le cours de construction mtallique et les rgles EC3.

    COURBE DE CAPACITE

    Etat de contrainte normale lastique Limite lastique atteinte

    Comportement modle

    uniaxial

  • Dynamique et rgles parasismiques EUROCODE EC8 Part 5 master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot page 112

    Mthode en pousse progressive (pushover)

    COURBE DE CAPACITE

    Augmentation des

    sollicitations (cas o la

    courbure est positive)

    Diagramme de contrainte

    limite birectangulaire

    (courbure infinie)

    ROTULE PLASTIQUE

    Voir le document : http:// www.systemx.fr/meca/btsiut/plasticite.pdf

    http://www.systemx.fr/meca/btsiut/plasticite.pdfhttp://www.systemx.fr/meca/btsiut/plasticite.pdf
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    Mthode en pousse progressive (pushover)

    COURBE DE CAPACITE

    Calcul des sollicitations rsistantes

    |

    Courbe intrinsque de rsistance N-M