Guide Méthodologique - Le Plan Séisme · 3.7 Modélisation des structures ... 4.2.5 Comportement...

Réseau Génie Civil et Urbain

RENFO RCEM ENT PARASISM IQUE DU BATI EXISTANT

G uide M éthodologique

Le présent guide a été élaboré dans le cadre de l’étude du Réseau G énie civil et Urbain intitulée Renforcem ent parasism ique du bâti existant en France. M em bres du groupe de travail:

- M . AM IR-M AZAHERI - M . BISCH - M . CAPRA - M . CHENAF - M . DAVIDO VICI - M . DELM O TTE - M . TAILLEFER

PX-DAM Consultants Séchaud et M etz Vinci Construction CSTB Dynam ic Concept CSTB CSTB

M em bre du groupe technique de suivi :

- M . BO NNET - M . CO M BESCURE - M . G ALLITTRE - M . HUREZ - M . HAM ZA - M . JALIL - M . SANDERS - M . SENECAT

Université de M arne-la-Vallée CEA EDF SEPTEN CERIB Université de M arne-la-Vallée Com ité Scientifique et Technique (CST) de l’AFPS O rdre des Architectes DG UHC

Introduction

Renforcement parasismique du bâti existant 3

SOM M AIRE

1 INTRODUCTION ....................................................................................................5

1.1 Portée du guide..............................................................................................................................5

1.2 Dém arche et contenu de l’étude...................................................................................................6

1.3 Objectifs.........................................................................................................................................7

1.4 Typologie des bâtim ents visés.......................................................................................................8 1.4.1 Limites de la typologie................................................................................................................8 1.4.2 Critères retenus...........................................................................................................................8

1.5 Choix des bâtim ents pris com m e exem ples...............................................................................16 1.5.1 Bâtiment de type 1 :..................................................................................................................17 1.5.2 Bâtiment de type 2 :..................................................................................................................18 1.5.3 Bâtiment de type 3 :..................................................................................................................19 1.5.4 Commentaire sur la représentativité des bâtiments choisis.......................................................20

1.6 Problém atique des bâtim ents existants......................................................................................21

2 RECO NNAISSANCE ...........................................................................................30

2.1 Généralités...................................................................................................................................30

2.2 Historique codificatif en France.................................................................................................31

2.3 Investigation des élém ents structuraux.....................................................................................33 2.3.1 Reconnaissance préliminaire.....................................................................................................34 2.3.2 Investigations complémentaires................................................................................................35

2.4 Caractéristiques par défaut des m atériaux...............................................................................42

2.5 Synthèse........................................................................................................................................43

3 CALCUL DES SOLLICITATIONS SISM IQUES..............................................48

3.1 Objectifs perform antiels.............................................................................................................48

3.2 Principes du calcul.......................................................................................................................49

3.3 M éthode générale.........................................................................................................................49

3.4 M éthode des forces latérales.......................................................................................................50

3.5 Prise en com pte de la torsion......................................................................................................50

3.6 Principe des m éthodes en poussée progressive..........................................................................50 3.6.1 Principe des méthodes en poussée progressive.........................................................................50

3.7 M odélisation des structures........................................................................................................55 3.7.1 Interaction sol-structure (ISS)...................................................................................................55 3.7.2 Caractérisation du système de contreventement........................................................................56 3.7.3 Prise en compte des masses.......................................................................................................57

3.8 Procédures de calcul utilisables..................................................................................................58 3.8.1 État de la structure après séisme...............................................................................................58 3.8.2 État de connaissance des structures...........................................................................................59 3.8.3 M éthode du coefficient de comportement.................................................................................59 3.8.4 M éthode de la poussée progressive...........................................................................................60

Introduction


4 EVALUATIO N DE LA CAPACITE RESISTANTE (CALCUL).....................62

4.1 Quelques généralités sur l’évaluation de la capacité résistante...............................................62 4.1.1 Les niveaux performantiels.......................................................................................................62 4.1.2 Les critères de vérification........................................................................................................62 4.1.3 Ouverture des joints entre blocs................................................................................................63

4.2 Bâtim ents à portiques..................................................................................................................64 4.2.1 Objet..........................................................................................................................................64 4.2.2 M éthode du coefficient de comportement.................................................................................64 4.2.3 Exposé général de la méthode d’évaluation proposée...............................................................65 4.2.4 Analyse élastique de la structure sous l’action du séisme.........................................................65 4.2.5 Comportement post-élastique....................................................................................................67

4.3 Bâtim ents contreventés par des m urs en béton arm é...............................................................76 4.3.1 M éthodes de conception............................................................................................................76 4.3.2 M odélisation.............................................................................................................................76 4.3.3 Vérification des murs en béton armé.........................................................................................76

4.4 Bâtim ents contreventés par des m urs en m açonnerie porteuse chaînée.................................77 4.4.1 Objet..........................................................................................................................................77 4.4.2 Reconnaissance des points faibles du bâtiment et confortements préliminaires.......................78 4.4.3 M éthodes d’analyse..................................................................................................................80 4.4.5 M éthodes de renforcement........................................................................................................81

4.5 Autres vérifications pour les élém ents en béton arm é..............................................................81 4.5.1 Généralités................................................................................................................................81 4.5.2 Vérification des poteaux à la flexion composée et loi de comportement..................................82 4.5.3 Rotation et confinement des rotules plastiques.........................................................................82 4.5.4 Vérification effort tranchant......................................................................................................83 4.5.5 Longueurs d’ancrage.................................................................................................................84 4.5.6 Longueurs de recouvrement......................................................................................................85 4.5.7 Flambement des armatures comprimées...................................................................................86

5 M ETHO DES DE RENFORCEM ENT ET ADAPTATION AUX TYPES DE BATIM ENTS VISES ....................................................................................................89

5.1 Description des M éthodes envisageables...................................................................................89 5.1.1 Contexte et objectifs..................................................................................................................89 5.1.2 Objectifs techniques..................................................................................................................91 5.1.3 Stratégies...................................................................................................................................94

5.2 Typologie des m éthodes de renforcem ent..................................................................................97 5.2.1 Objectifs....................................................................................................................................97 5.2.2 Explicitation des symboles........................................................................................................97 5.2.3 Croisement de la typologie des bâtiments et des techniques de renforcement..........................99 5.2.4 Fiches techniques des méthodes de renforcement...................................................................102

6 CO NCLUSIO NS..................................................................................................167

7 BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................170

Introduction


1 INTRO DUCTIO N

1.1 Portée du guide

Les progrès accom plis dans le dom aine du G énie Parasism ique, depuis près d’une

cinquantaine d’années, perm ettent aujourd’hui une conception, un dim ensionnem ent et

une réalisation des ouvrages en zones sism iques plutôt satisfaisante, m algré une

connaissance incertaine, par nature, des caractéristiques de l’aléa sism ique.

Les travaux actuels, concernant les constructions neuves, s’orientent plus

particulièrem ent vers :

• l’établissem ent de codes et de règles,

• la prise en com pte des particularités m ises en évidence par les séism es récents,

• l’am élioration des règles d’analyse en vue de dim inuer les coûts de construction,

• la form ation des ingénieurs et des constructeurs.

Ce dernier point est issu du constat actuel que des règles m al appliquées, parce que

m al com prises et m al assim ilées, conduisent à une situation au m oins aussi grave

qu’une absence de règles.

En ce qui concerne le bâti existant, le contexte est un peu différent et com porte, en

plus de la dim ension technique évidente, une dim ension socio-économ ique qui ne

saurait être com plètem ent occultée.

En prem ier lieu, d’un point de vue purem ent technique, la diversité des types

constructifs du parc existant nécessiterait la définition d’autant de solutions de

confortem ent et rend très difficile, dans la pratique, toute dém arche de type didactique

et réglem entaire.

En second lieu, et sur un plan socio-économ ique cette fois, le problèm e est plus ardu

puisque le coût du confortem ent du bâti existant est de loin supérieur à celui de la

protection parasism ique des constructions neuves. Il ne sem blerait donc pas

économ iquem ent viable, a priori, de bâtir un cadre réglem entaire de protection

obligeant le renforcem ent intégral du bâti existant. Il serait peut-être possible de

réfléchir à un m ode d’incitation et de prise en charge (partielle ou totale) du coût

correspondant, m ais ceci est du ressort de la Puissance Publique et sort du cadre du

présent travail. Néanm oins, une approche technique pertinente doit tenir com pte de cet

aspect, si l’on souhaite aboutir à des actions concrètes.

C’est pour cela que, conscients de cette problém atique dépassant donc le cadre

purem ent technique, les rédacteurs de ce guide se sont attachés à ce que l’étude ait

une portée un peu plus générale. Pour cela, deux grands axes de réflexion ont en

perm anence guidé les travaux m enés :

• m ise à disposition d’un outil aidant les professionnels concernés au choix et à la m ise en pratique de la m éthode de renforcem ent la plus adaptée à leur cas,

Introduction


• fourniture d’élém ents technico-économ iques pouvant se révéler utiles dans le cas où une réflexion globale s’engagerait sur un plan plus général, concernant le

renforcem ent du bâti existant vis-à-vis du risque sism ique.

1.2 Dém arche et contenu de l’étude

Pour atteindre les objectifs précédents, il s’est avéré très vite nécessaire de

circonscrire convenablem ent le dom aine de l’étude. C’est ainsi que les travaux du

groupe de travail se sont orientés vers les constructions isolées (et non vers les

groupes de construction). Les réflexions et sim ulations qui ont conduit aux conclusions

présentées ont eu lieu, non pas dans un cadre académ ique, sur des constructions

hypothétiques, m ais d’une façon pratique et sur des bâtim ents effectivem ent réalisés.

Com pte tenu de la diversité du parc existant, certains choix ont dû être effectués au

préalable :

• L’étude a été orientée vers les constructions réalisées entre 1945 et 1970, pour trois raisons essentielles :

- le développem ent im portant d’im m eubles collectifs dans les années 60 et

70, dont la vulnérabilité éventuelle au séism e aurait plus de conséquence

en term e de nom bre de victim es et de dégâts m atériels ;

- une plus grande facilité pour le choix de bâtim ents dits « représentatifs »

pour les sim ulations concrètes, puisque ces réalisations portent l’em preinte

d’une période, tant par leur conception architecturale et structurale que par

leur m ode de construction ;

- une plus grande vulnérabilité de ces bâtim ents, plus élancés, et dont la

m oindre défaillance dans la conception et la réalisation des détails pourrait

entraîner pour certaines typologies la ruine com plète de l’ouvrage.

• Le choix de bâtim ents-tests (pavillon ou im m eubles collectifs, nom bre de niveaux, etc.) est fait en utilisant les bases statistiques disponibles au CSTB pour qu’ils soient

le plus représentatif possible de la m ajorité du parc.

• Le contreventem ent étant un élém ent essentiel de la résistance au séism e, les types les plus couram m ent utilisés en France, à savoir les voiles en béton arm é, les

voiles en m açonneries chaînées et les portiques en béton arm é, sont tous

envisagés.

Les solutions de renforcem ent présentées sont le résultat d’une analyse de terrain

approfondie. Elles s’attachent à couvrir de m anière convenable la gam m e de la

typologie envisagée.

Préalablem ent à une éventuelle décision de renforcem ent, la résistance au séism e du

bâtim ent en l’état m érite d’être évaluée. La m éthode d’évaluation fait l’objet de l’un des

chapitres du guide.

Introduction


En annexe A, on présente le retour d’expérience, sur 40 ans, relatif au com portem ent

des bâtim ents avec les structures suivantes :

(1) portiques en béton arm é et rem plissage en m açonnerie,

(2) voiles en béton arm é,

(3) grands panneaux préfabriqués,

(4) m urs en m açonnerie porteuse.

1.3 O bjectifs

Le groupe de travail s’est attaché à élaborer le présent guide pour qu’il puisse être

utilisé de m anière relativem ent sim ple par tout ingénieur ayant quelque pratique du

dim ensionnem ent des ouvrages. Les m éthodes et approches qui y sont proposées

sont issues de la pratique quotidienne des rédacteurs dont l’une des principales

activités relève du dom aine du génie parasism ique.

Le prem ier objectif de ce guide est de perm ettre la détection des points faibles

éventuels de la construction sans nécessité de reconnaissances approfondies, ni

d’analyse par le calcul. Une telle détection peut être effectuée lorsque les principes

relatifs à la régularité des ouvrages et à la possibilité de plastification des com posants

ont été bien com pris.

Le deuxièm e objectif est de fournir des outils m éthodologiques perm ettant un affinage

de l’approche lorsque cela est souhaité, en explicitant les m oyens perm ettant un tel

affinage. A ce titre, un chapitre consacré à la reconnaissance présente les diverses

techniques possibles.

Le troisièm e objectif est de perm ettre de quantifier, avec une précision raisonnable, le

niveau de sécurité présenté par un ouvrage donné, avant et après renforcem ent. Ceci

n’est évidem m ent possible que si l’on dispose de connaissances suffisantes en m atière

de calcul des structures. Des exem ples de calcul sont fournis pour illustrer les

développem ents théoriques qui pourraient, en prem ière lecture, sem bler quelque

peu abstraits.

Le quatrièm e objectif est de pouvoir, une fois le niveau de sécurité initial du bâtim ent

connu, choisir une technique de renforcem ent adaptée tant sur le plan technique que

sur le plan économ ique. Des indicateurs de coûts (difficultés) sont présentés à

cette fin.

Introduction


1.4 Typologie des bâtim ents visés

L’objectif de cette partie est d’établir une vue d’ensem ble du parc de bâtim ents

concernés, au vu des caractéristiques recherchées. Il s’agit donc d’une typologie

établie à partir de critères structurels significatifs pour le com portem ent au séism e du

bâtim ent. O n se lim itera néanm oins à des critères qui peuvent être appréhendés

sim plem ent par un constat visuel du bâtim ent.

A partir de cette typologie, on pourra ensuite définir des bâtim ents types, représentatifs

du bâti visé, qui serviront à illustrer les m éthodes d’évaluation de la capacité résistante

et les techniques de renforcem ents décrites dans la suite de l’étude.

1.4.1 Lim ites de la typologie

Un certain nom bre de critères im portants pour déterm iner la résistance d’un bâtim ent

au séism e ne peuvent être pris en com pte directem ent dans cette typologie à cause de

leur caractère local. Ils ont trait au site de la construction et à l’interaction sol/structure.

Par exem ple, on ne traitera pas de l’effet d’îlot pour des bâtim ents m itoyens. L’effet

favorable ou défavorable de ce facteur est d’ailleurs difficile à définir en général, et une

étude détaillée est nécessaire. De m êm e, il est notoire que l’interaction sol/structure

est déterm inante. Par exem ple, les constructions raides (faible hauteur, nom breux

refends) sur sol raide (rocher) ou les constructions souples (grande hauteur, portiques)

sur sol souples (rem blais, argiles) sont vulnérables. De m êm e, les fortes pentes et le

risque de glissem ent de terrain peuvent rendre le renforcem ent inutile.

Nous rappelons ici que la typologie se lim ite aux bâtim ents construits entre 1945 et

1970 et à usage d’habitation.

1.4.2 Critères retenus

1.4.2.1 Type de structure

On distinguera deux types principaux de structure : les structures à portiques avec

rem plissage en m açonnerie et les structures à m ur à voiles béton ou en m açonnerie

(chaînées ou non). Ce sont les deux types réellem ent représentatifs du bâti résidentiel

pour la période de construction visée.

Ce choix résulte de l’exam en des statistiques de 1999 faisant partie de la base de

données du CSTB (présentées en annexe du présent docum ent).

Les deux types cités plus haut ont des com portem ents au séism e et des principes de

fonctionnem ent différents. Les portiques sont norm alem ent plus souples et travaillent

en flexion, quoique le rem plissage m odifie de façon significative cette vision sim plifiée

tandis que les structures en m açonnerie résistent plutôt en cisaillem ent.

Introduction


L’apparition de rotules plastiques est un élém ent im portant dans le com portem ent des

portiques, tandis que l’apparition de bielles de com pression et de tirants crée des

fissures dans la m açonnerie, et m odifie donc son com portem ent.

Ces deux grandes catégories se déclinent ensuite en différents sous-groupes selon

d’autres critères.

Figure 1.4.1: Bâtim ent à portiques

Figure 1.4.2: Bâtim ents à m urs en m açonnerie

1.4.2.2 Répartition du contreventem ent en fonction de la répartition des m asses

Il est assuré par des m urs, porteurs ou non (rem plissage en m açonnerie). L’efficacité de

ceux-ci dépend essentiellem ent de leur chargem ent (porteurs) ou de l’efficacité de la

transm ission des efforts (rem plissage), transm ission assurée par leur connexion à la

structure porteuse (chaînage).

En élévation

Cette répartition est essentielle pour garantir le bon com portem ent du bâtim ent.

Répartition continue ou continûm ent variable : il s’agit du cas le plus favorable. La

raideur globale du bâtim ent est constante ou varie de façon continue ; il n’y a pas de risque

de voir des désordres dans les points singuliers à cause des concentrations de contraintes. Il

suffit de vérifier le chem inem ent des efforts (descente de charges, changem ent de direction,

liaison… ).

Inertie fortem ent variable : changem ent de densité du contreventem ent, variation brusque

de l’épaisseur des voiles, transparences/obstructions. O n risque l’apparition de points

critiques com m e des rotules plastiques dans les poteaux, ou des désordres d’ensem ble :

coup de fouet, cisaillem ent des poteaux, effondrem ent d’un étage…

Reports de charges : il s’agit de l’interruption de la continuité de la descente de charges. Il

en résulte une flexion plus grande de certains élém ents ou des risques de poinçonnem ent.

(cloisons lourdes sur poutres, défaut de continuité verticale des poteaux)

Introduction


O uvertures : Le nom bre, la taille et la disposition des ouvertures conditionnent la résistance

globale du bâtim ent. Une forte irrégularité dans la répartition de celles-ci peut entraîner des

effets de torsion secondaires non négligeable et affecter la reprise des charges. Enfin une

trop grande densité des ouvertures affecte le com portem ent des voiles, et en particulier

l’efficacité du contreventem ent qu’ils devraient assurer.

Figure 1.4.3: Exem ple de report de charges

Figure 1.4.4: Forte variation de la raideur due au rem plissage en élévation: transparence au rez-de-chaussée

En plan

Il y plusieurs configurations possibles :

Centrée sym étrique : il s’agit du cas le plus favorable. L’effet de torsion est alors m inim al

car le centre de gravité et le centre de torsion sont confondus (où peu s’en faut).

Dissym étrique : une direction est privilégiée, soit à cause de l’élancem ent ou des m éthodes

de construction (coffrage tunnel, par exem ple). Il se peut aussi que ce soit la raideur des

contreventem ents qui soit dissym étrique (béton arm é dans un sens, m açonnerie dans

l’autre). Il y a alors concentration des efforts dans la partie la plus raide et éventuellem ent

des effets de torsion im portants (centre de torsion et centre gravité fortem ent décalés).

Points raides : la présence d’un noyau (voiles autour des circulations verticales, par

exem ple) non centré par rapport au contreventem ent peut entraîner une forte torsion autour

de ce point. De m êm e les transparences avec concentration des voiles en une zone

restreinte peuvent avoir le m êm e effet.

L’effet de la torsion doit être convenablem ent évalué car il peut fortem ent influencer la

répartition des efforts. Il se peut donc qu’un élém ent soit considérablem ent surchargé en cas

de séism e. Enfin, la rupture de certains élém ents sous-dim ensionnés peut am ener une

m odification de la répartition de contreventem ents efficaces tels que des effets de torsions

très im portant se produisent. Dans ce cas, ces effets ne peuvent apparaître qu’à partir d’un

niveau de sollicitation donné (qui entraîne la rupture de certains élém ents). C’est par

exem ple le cas pour les structures à portiques dont le rem plissage sert au contreventem ent

de la structure.

Introduction


1.4.2.3 M atériaux

Les portiques sont en béton arm é avec deux types de rem plissage : le bloc de béton

(parpaing) et la brique. Dans le cas des bâtim ents dits à m urs, on distingue les m atériaux

suivants :

• Le béton arm é seul (bâtim ents hauts)

• Les blocs de béton seuls (m aison individuelle ou bâtim ents bas)

• La brique seule (m aison individuelle)

• Les constructions m ixtes :

- Béton arm é et blocs de béton

- Béton arm é et brique

L’utilisation d’un m atériau com m e rem plissage ou m açonnerie porteuse dépend surtout de

considérations régionales. Néanm oins, le principe de fonctionnem ent et, dans bien des cas,

les pathologies, restent les m êm es. Seules les caractéristiques m écaniques varient, souvent

dans des proportions non négligeables. O n se lim itera néanm oins dans ce travail à deux

types de m atériaux : le béton arm é et la m açonnerie (brique ou bloc de béton).

1.4.2.4 Contreventem ent dans le plan horizontal

Il évite la m ise en parallélogram m e du bâtim ent dans le plan horizontal et répartit les efforts

horizontaux à la structure. Il peut avoir plusieurs m odes de fonctionnem ent :

Plancher m onolithique : bonne capacité à équilibrer les efforts horizontaux sous

réserve que les chaînages soient correctem ent réalisés.

Elém ents juxtaposés : Le glissem ent relatif entre les élém ents peut rendre l’équilibre

des efforts horizontaux im possible.

O n distingue ici les deux types de planchers les plus courants pour cette période :

Plancher bois : pas assez de rigidité en plan, ne peut pas être considéré com m e un

contreventem ent horizontal. Il est pourtant largem ent utilisé dans les m aisons individuelles. Il

y a lieu de prêter une attention toute particulière à cet aspect lorsque la m aison com porte

des étages.

Dalle béton : il y a deux m éthodes de construction principales : la dalle coulée en

place et la dalle réalisée sur des corps creux qui reposent sur des poutrelles préfabriquées.

Dans la m esure où le deuxièm e type de dalle est convenablem ent réalisé, les deux peuvent

participer au contreventem ent horizontal.

1.4.2.5 Points particuliers

Les détails suivants sont à prendre en com pte pour leur im portance dans le com portem ent

global des bâtim ents ou les effet de leur rupture. Ce sont des élém ents typiques de certains

types de constructions qui ont donc leur place dans cette typologie.

Introduction


• Porte à faux

Ils se rencontrent dans les deux types de

structures et ont des origines voisines :

balcons, porches, ou porte à faux

structurel. Ils induisent des effets de

console et m odifient la répartition des

efforts (apparition de soulèvem ent dans

les poteaux). De plus, la chute de certains

élém ents en porte-à-faux peut gravem ent

endom m ager l’ouvrage, quand bien m êm e

celui-ci serait stable. Enfin ils peuvent

conduire à un déplacem ent du centre

gravité vers une des façades et donc

induire un risque de basculem ent

d’ensem ble sous l’effet de la com posante

verticale descendante du séism e.

Figure 1.4.5: Porte-à-faux

• Poteaux courts

Ces poteaux sont très rigides et concentrent les efforts. Ils en résulte un fort cisaillem ent et

une rupture de cisaillem ent entraînant l’effondrem ent d’un étage ou le déplacem ent du

bâtim ent. Ils apparaissent souvent au niveau des ouvertures (vide sanitaire, lucarnes de

sous-sol), sous les escaliers et les ram pes, lors de différence de hauteurs ou de construction

à niveaux en quinconce.

Figure 1.4.6: Poteaux courts

Figure 1.4.7: Trum eaux fissurés (poteaux courts)

Introduction

Renforcem ent parasismique du bâti existant 13

• Type de toit

Il déterm ine la valeur et la position de la m asse la plus haute. Sa connexion au reste de la

structure est aussi variable. O n distingue quatre types principaux :

- Les toits irréguliers (chiens assis lourds, chem inée lourde ou de grande taille,

form e irrégulière),

- les toits lourds à ferm es (charpente bois, m étal ou béton et tuiles),

- les toits légers (charpente bois ou m étal, toiture m étallique),

- les toits en terrasse, qui se com portent com m e une dalle intérieure.

• Le type de chaînage (structures en m açonnerie)

Pour se renseigner sur ce critère, il est nécessaire d’effectuer un diagnostic du bâtim ent. Ce

critère est essentiel dans le com portem ent du bâtim ent et il doit être pris en com pte pour une

étude quantitative, m êm e grossière. Ce sont en effet les chaînages qui perm ettent de

véhiculer les efforts horizontaux vers les fondations.

O n recense trois types d’anom alies :

• absence totale de chaînage : endom m agem ent inévitable du bâtim ent.

• absence de chaînage vertical et existence de chaînages horizontaux.

• défaut de continuité des chaînages (insuffisance de recouvrem ent des arm atures de

chaînages) : problèm es de connexion et de transm ission des efforts.

Figure 1.4.8: Schém a de rupture en l’absence de chaînage

1.4.2.6 Synthèse des types retenus

Suit une typologie basée sur ces critères et qui reste à confronter au bâti existant. Elle vise à

donner une vue d’ensem ble des bâtim ents visés par cette étude.

Introduction


M aisons individuelles

Nom Description Caractéristiques RisquesType I (M I1) m aison avec plancher bois, m urs en

m açonnerie, toiture en tuiles sur ferm es bois répartition sym étrique et continue des élém ents de contreventem ent

défauts des chaînages, absence de contreventem ent horizontal efficace

Type II (M I2) m aison avec plancher BA, m urs en m açonnerie, toiture en tuiles sur ferm es bois

répartition sym étrique et continue des élém ents de contreventem ent

défauts des chaînages, grandes ouvertures, faiblesse de la liaison dalle/m urs.

Type III (M I3) m aison de form e com plexe, à portiques BA, plancher BA, terrases ou balcons et grandes ouvertures

contreventem ent par rem plissage m açonnerie des portique, souvent irrégulier

reports de charges, transparences, poteaux courts, porte-à-faux, m auvaise répartition des charges

Bâtim ents de m oins de quatre étages

Nom Description Caractéristiques RisquesType I (PB1) dalles BA, voiles BA, toiture terrasse répartition sym étrique et continue des

élém ents de contreventem entstransparences

Type II (PB2) planchers BA, m urs en m açonnerie, toiture tuiles sur ferm e bois

répartition sym étrique et continue élém ents de des contreventem ents

défauts des chainâges, porte-à-faux

Type III (PB3) réalisation par coffrage tunnel contreventem ent longitudinal en m açonneries ou par voies en béton

faiblesse des élém ents de contreventem ents en parpaings et des liaisons, m auvaise qualité d'exécution

Type IV (PB4) dalles et voiles préfabriqués, toiture terrasse contreventem ent sym étrique, grandes ouvertures

fixation des élém ents, joints en baïonnette, liaisons faibles

Type V (PB5) form e sim ple, portiques BA avec rem plissage en m açonnerie, toiture terrasse, grandes ouvertures

contreventem ent par m urs de parpaings souvent non sym étriques

reports de charges, transparences, poteaux courts répartition des charges

Typologie des bâtim ents à usage de logem ents (1945-1970)

Introduction


Bâtim ents de plus de quatre étages

Nom Description Caractéristiques RisquesType I (G B1) réalisation par coffrage tunnel noyaux excentrés,contreventem ent

longitudinal en m açonnerie ou en voiles de béton

form e élancée, m auvais état

Type II (G B2) voiles et dalles en BA contreventem ent périphérique, noyau central, nom breuses ouvertures

trém ie de circulation verticale de grande dim ension, m auvais état

Type III (G B3) Portiques RdC, voiles au-dessus, dalles BA croisem ent des poutres, noyaux excentrés, contreventem ent discontinu en élévation

report de charges, transparences, poteaux courts, torsion im portante

Type IV (G B4) voiles et dalles en BA inertie variable en élévation, porte-à-faux, élém ents architectoniques lourds

ouvertures en façade, porte-à-faux lourds, façades lourdes non porteuses

Typologie des bâtim ents à usage de logem ents (1945-1970), suite

Introduction


1.5 Choix des bâtim ents pris com m e exem ples

Trois bâtim ents sont choisis pour les sim ulations. Ce choix est guidé par les considérations

suivantes :

• Les bâtim ents sélectionnés peuvent être considérés com m e largem ent représentatifs

du parc construit entre 1945 et 1970.

• Dans le cas des quatre bâtim ents, les plans sont disponibles.

• Ces bâtim ents illustrent bien la diversité du bâti de cette période en m atière de

conception de structure, de m atériau de construction et de nom bre de niveaux.

Introduction

Renforcement parasismique du bâti existant

1.5.1 Bâtim ent de type 1 :

Le bâtim ent de type 1 est un bâtim ent à 6 niveaux de dim ensions 23,86 m x 19,80 m hors

tout, construit dans les années 80.

Il est assez contreventé dans les deux sens. Les contreventem ents sont de type

m açonneries chaînées de natures assez différentes (voir légendes de croquis ci-joint).

Bien que dans le sens longitudinal, les voiles de contreventem ent ne soient pas dans le

prolongem ent les uns des autres, le bâtim ent dispose d’une rigidité en « boîte ».

Ce bâtim ent sera étudié tel quel sans étude param étrique.

Les plans plus détaillés de ce bâtim ent sont donnés en annexe.

Figure 1.5.1 : Bâtim ent de type 1 à m urs en m açonnerie.

Introduction



Il s’agit d’un im m euble collectif de type « grande villa ». L’im m euble est divisé par un joint

toute hauteur en deux parties sym étriques, dynam iquem ent indépendantes (aux interactions

près, dues au m ouvem ent).

Le bloc a une vue en plan approxim ativem ent rectangulaire. En élévation, l’im m euble

com porte un niveau d’habitation et un com ble sous toiture.

Pour l’essentiel, il s’agit d’une ossature com posée de poteaux et de poutres.

O n étudiera deux cas :

• Le cas d’un bâtim ent à portiques sim ples

• Le cas où les portiques com prennent un rem plissage en m açonnerie

Figure 1.5.2 : Bâtim ent de type 2 à portiques et rem plissage m açonnerie.

Introduction



Le type 3 est assez représentatif des habitats collectifs. Il s’agit d’un bâtim ent

« R+2+com bles » de dim ensions 38,70 m x 12,50 m , construit en 1978.

Dans le sens transversal, le bâtim ent est sur-contreventé par 12 voiles béton arm é de

séparation de cham bres ou d’appartem ents, espacés d’environ 3,70 m .

Dans le sens longitudinal, 5 voiles locaux non reliés entre eux et près de l’axe pourraient

assurer le contreventem ent longitudinal.

Le bâtim ent a probablem ent été réalisé en coffrage-tunnel.

Il n’est pas certain que les voiles longitudinaux soient en béton arm é.

Deux hypothèses concernant ces voiles seront donc envisagées :

• voiles en béton arm é

• voiles en m açonnerie chaînée.

Les voiles longitudinaux sont près de l’axe, m ais aucun problèm e de torsion n’est à craindre

grâce aux voiles transversaux.

Le bâtim ent est assez régulier. Il ne sem ble donc pas à prem ière vue très vulnérable au

séism e (sauf peut être sous la com posante longitudinale du séism e).

Le m êm e schém a d’am énagem ent pourrait être représentatif d’un bâtim ent avec quelques

niveaux en plus.

En résum é, le param ètre essentiel à considérer dans les sim ulations est relatif à la nature

des voiles longitudinaux (béton arm é ou m açonnerie chaînée)

Les croquis, ci-après, donnent un aperçu du bâtim ent. Les plans plus détaillés sont donnés

en annexe.

Introduction


Figure 1.5.1 : Bâtim ent de type 3 à voiles béton arm é.

1.5.4 Com m entaire sur la représentativité des bâtim ents choisis

Au vu des données du recensem ent 1999, les bâtim ents types retenus sont convenablem ent

représentatifs du bâti en zone sism ique.

A défaut de pouvoir conclure sur la représentativité de chaque type structural, on notera

avec intérêt que les bâtim ents de m oins de quatre étages et les m aisons individuelles

représentent 75% du nom bre de bâtim ents en zone sism ique et 60% du nom bre total

de logem ents.

En définitive, les trois systèm es structuraux retenus représentent la très grande m ajorité du

bâti à usage de logem ent en France pour la période étudiée.

Introduction


1.6 Problém atique des bâtim ents existants

L’évaluation du risque sism ique de la zone d’étude et l’analyse de la vulnérabilité (de la

situation) du bâti (voir diagram m e page suivante), peuvent conduire les M aîtres d’O uvrages

à effectuer une « m ise à niveau » (diagnostic / renforcem ent) des bâtim ents existants, pour

lim iter les effets du séism e.

En fonction de classe du bâtim ent (D, C, B, A), l’analyse de la vulnérabilité et la réhabilitation

sont :

• soit im posées par la puissance publique pour la classe D,

• soit à l’initiative du m aître d’ouvrage public ou privé, pour les classes C et B.

Il est rappelé que la vulnérabilité est la sensibilité (tendance d’endom m agem ent) à l’action

sism ique d’une construction supposée isolée face à un seul évènem ent sism ique.

Le risque sism ique est la convolution de l’aléa sism ique et de la vulnérabilité de l’ouvrage :

Risque sism ique = Aléa sism ique x Vulnérabilité de l’ouvrage

L’aléa sism ique est la probabilité qu’au cours d’une période de référence, un séism e

atteigne ou dépasse l’intensité m acrosism ique ou les param ètres du m ouvem ent :

accélération, vitesse, déplacem ent

Disposant d’une représentation probabiliste de l’aléa local et du coût de la protection, et

étant entendu qu’il n’est pas recherché de protection absolue (appelée égalem ent protection

« intrinsèque »), la décision en m atière de niveau de protection relève d’un com prom is socio-

économ ique.

Ce com prom is peut s’énoncer de la m anière suivante :

• soit il n’y a rien à faire, le renforcem ent étant très im portant et la dém olition n’étant

pas d’une prem ière urgence,

• soit le bâtim ent est « traité », c’est à dire renforcé, ou dém oli et reconstruit après une

étude économ ique, dans laquelle les coûts globaux des deux solutions sont com parés.

Ce dernier choix, renforcem ent ou reconstruction après dém olition, résulte d’une étude

économ ique dans laquelle les coûts globaux des deux solutions sont com parés.

Il est im portant de garder à l’esprit que, dans tous les cas, le choix de l’accélération

du sol à prendre en com pte dans l’évaluation de la (par exem ple com m e fraction de

l’accélération nom inale réglem entaire an du site) relève de la responsabilité du M aître

de l’O uvrage (voir à ce sujet le Chapitre 2, paragraphe 2.4).

Introduction


ÉTUDE DU RISQUE SISM IQUEDém arche située en am ont du guide

Structures tectoniquesactives

Conditionsgéom orphologiques

locales

Phénomènes induits :-liquéfaction-tassem ents-mvt. de terrain

Les niveaux d’accélérations peuvent être choisis suite à une étude spécifique. Toutefois le niveau maximal ne doit pas dépasser celui susceptible de se produire dans la région considérée.

Choix de l’échelle et de la «population» de bâtiments

Il s’agit de définir si l’étude sera menée au niveau d’une ville, d’un quartier ou d’un îlot.

Détermination pour plusieurs niveaux d’action sismique :•Courbes d’endommagement•Courbes de fragilité•Courbes de capacité de résistance

Choix de l’action sismique spécifique

Une relation doit être établie entre le montant que la

collectivité est prête à investir pour la protection

contre les séismes et l’amplitude du désastre social

et économique qu’elle est prête à supporter.

Estimation des pertes Scénarios de catastrophes

Niveau de risque acceptableou

niveau de protection souhaité

Il s’agit dans cette phase d’analyse de la vulnérabilité (fragilité) sismique de :préparer le dispositif global d’organisation

des interventions et des secours,définir les priorités de renforcement avant

de passer à la phase de reconnaissance détaillée du bâti diagnostic,

ÉTUDE DU RISQUE SISM IQUEDém arche située en am ont du guide



locales




locales


Les niveaux d’accélérations peuvent être choisis suite à une étude spécifique. Toutefois le niveau maximal ne doit pas dépasser celui susceptible de se produire dans la région considérée.

Choix de l’échelle et de la «population» de bâtiments

Il s’agit de définir si l’étude sera menée au niveau d’une ville, d’un quartier ou d’un îlot.

Détermination pour plusieurs niveaux d’action sismique :•Courbes d’endommagement•Courbes de fragilité•Courbes de capacité de résistance

Choix de l’action sismique spécifique

Une relation doit être établie entre le montant que la

collectivité est prête à investir pour la protection

contre les séismes et l’amplitude du désastre social

et économique qu’elle est prête à supporter.

Estimation des pertes Scénarios de catastrophes

Niveau de risque acceptableou

niveau de protection souhaité

Il s’agit dans cette phase d’analyse de la vulnérabilité (fragilité) sismique de :préparer le dispositif global d’organisation

des interventions et des secours,définir les priorités de renforcement avant

de passer à la phase de reconnaissance détaillée du bâti diagnostic,

Introduction


Le prem ier choix entre ne rien faire et tout « traiter », tient com pte de trois groupes de critères :

• Critères de vulnérabilité:

- Il y a lieu de « traiter » en prem ière urgence les bâtim ents dont l’effondrem ent est

probable,

- Par contre, on « traite » en deuxièm e urgence les bâtim ents pour lesquels des

détériorations im portantes sont prévisibles avec un danger certain pour les

occupants, sans effondrem ent total,

- O n ne « traite » pas les bâtim ents pour lesquels les dégâts prévisibles sont lim ités

et ne m ettent pas en danger la vie des occupants.

• Critères de fonctionnem ent (stabilité) de groupe :

- Un groupe de bâtim ents sans espacem ents doit être renforcé dans son

ensem ble ; autrem ent dit on ne peut renforcer un bâtim ent seul, s’il est juxtaposé

avec son voisinage,

- Un groupe de bâtim ents avec des espacem ents non vides de tout m atériaux doit

faire l’objet d’une étude d’entrechoquem ent.

• Critères de pérennité :

- La vétusté : inutile de s’occuper de bâtim ents qui doivent être dém olis à court

term e,

- La servitude : inutile de s’occuper de bâtim ents condam nés à disparaître à court

term e en raison du nouvel am énagem ent des locaux.

Deux situations peuvent se présenter : réparation et/ou renforcem ent.

Réparation convient à l’ensem ble des travaux que l’on doit effectuer sur un ouvrage

endom m agé par le séism e, pour lui restituer ses caractéristiques initiales - le cas échéant et

si cela est possible - am éliorées ; on touche alors au dom aine du renforcem ent.

Dans la situation post-sism ique la réparation des bâtim ents endom m agés par le séism e peut

être assim ilée à une m esure d’urgence ; dans ce cas le facteur économ ique a une incidence

réduite.

Le term e renforcem ent s’applique essentiellem ent aux bâtim ents non encore sollicités par

l’action sism ique Dans cette situation présism ique (préventive), on peut adm ettre que dans le

cas général, on se trouve en présence d’une structure capable de transm ettre les charges

perm anentes et variables.

L’approche du problèm e ne sera donc pas la m êm e dans l’un et l’autre cas (voir objectifs ci-

après). En particulier, l’auscultation détaillée du bâtim ent revêtira presque toujours une

im portance plus grande dans les études préalables à la décision de réparer, que dans celles

précédant une décision de renforcem ent, puisque dans le prem ier cas, il s’agit d’abord

d’apprécier l’étendue des dégâts.

Introduction


Dans la situation présism ique qui nous intéresse en France, donc dans le cas du

renforcem ent, il en découle les interrogations suivantes :

• Faut-il renforcer pour obtenir un niveau de protection réglem entaire, (applicables à

des bâtim ents nouveaux) le corollaire étant que, le niveau réglem entaire ne pouvant de toute

façon pas être atteint, il convient de déterm iner le niveau de protection acceptable

(généralem ent celui de non effondrem ent) ?

• Com m ent apprécier la possibilité des dispositions constructives existantes à assurer

à l’ensem ble de la structure un com portem ent sism ique satisfaisant ?

Les dispositions constructives font partie d’un ensem ble de règles de dim ensionnem ent (PS

92). Si pour faire un diagnostic sur le bâti existant on applique les règles de

dim ensionnem ent du bâti neuf, on conclura qu’aucun bâtim ent n’est acceptable. Cette

conclusion serait aussi peu crédible que celle qui énoncerait qu’aucun bâtim ent existant ne

pose de problèm e de tenue sism ique.

Pour faire un diagnostic en connaissance de cause, il faudrait être en m esure de porter un

jugem ent sur les dispositions constructives passées.

La dém arche du guide sous-entend que le risque sism ique a été étudié et donc on s’attache à l’exam en d’un bâtim ent en suivant les actions décrites dans le chapitre 3.2.

Introduction


APRES SEISM E

Réparation

AVANT SEISM E

Renforcement

M aintien de la fonctionnalité du bâtim ent

Fonctionnalitéassurée

O bjectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse D

Regroupe les bâtim ents, les équipem ents et les installations dont lefonctionnem ent est prim ordialpour la sécurité civile, pour la défense ou pour le m aintien del’ordre

public

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :Sécuritécivile,Com m unications,Hôpitaux L.711-2,Stockage d’eau potable,Distribution de l’énergie

APRES SEISM E

Réparation

AVANT SEISM E

Renforcement

M aintien de la fonctionnalité du bâtim ent

Fonctionnalitéassurée

O bjectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse D

Regroupe les bâtim ents, les équipem ents et les installations dont lefonctionnem ent est prim ordialpour la sécurité civile, pour la défense ou pour le m aintien del’ordre

public

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :Sécuritécivile,Com m unications,Hôpitaux L.711-2,Stockage d’eau potable,Distribution de l’énergie

Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES Classe C

Étant donné l’im portance socio-économ ique du bâtim ent, la défaillance présente un risque élevéepour les personnes et pour leur activité

AVANT SEISM ERenforcement

APRES SEISM E

Réparation

Niveau de renforcem entpour obtenir le non effondrem ent du bât.et la sauvegarde des capacités d’évacuation

Bâtim ent accessible,

Endomm agem ent des élém ents non structuraux,Fissuration des élém ents structuraux d’origine,M ise en place de qqs. étais

O bjectifs

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :Hauteur > 28 m ERP : 1er, 2ème, 3èmeEtab. sanitaires L.711-2Bât. industr.> 300 pers.Production collective de l’énergie

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES Classe C

Étant donné l’im portance socio-économ ique du bâtim ent, la défaillance présente un risque élevéepour les personnes et pour leur activité


APRES SEISM E

Réparation

Niveau de renforcem entpour obtenir le non effondrem ent du bât.et la sauvegarde des capacités d’évacuation

Bâtim ent accessible,

Endomm agem ent des élém ents non structuraux,Fissuration des élém ents structuraux d’origine,M ise en place de qqs. étais

O bjectifs

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :Hauteur > 28 m ERP : 1er, 2ème, 3èmeEtab. sanitaires L.711-2Bât. industr.> 300 pers.Production collective de l’énergie

Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES Classe B

L’endom m agem ent du bâtim ent, présente un risque m oyen pour les personnes

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :M aisons individuelles Hauteur ≤ 28 mERP < 300 pers.Bât. industr.≤ 300 pers.Parc de stationnem entpublics

AVANT SEISM E

Renforcement APRES SEISM ERéparation

Niveau de renforcem ent pourobtenir le non effondrem ent du bâtim ent

Bâtim ent non accessible

Destruction des élém ents non structuraux

Fissuration im portante des

élém . structuraux d’origine

Étaiem ent en vue de rép.ou de dém olition

O bjectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES Classe B

L’endom m agem ent du bâtim ent, présente un risque m oyen pour les personnes

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :M aisons individuelles Hauteur ≤ 28 mERP < 300 pers.Bât. industr.≤ 300 pers.Parc de stationnem entpublics

AVANT SEISM E

Renforcement APRES SEISM ERéparation

Niveau de renforcem ent pourobtenir le non effondrem ent du bâtim ent

Bâtim ent non accessible

Destruction des élém ents non structuraux

Fissuration im portante des

élém . structuraux d’origine

Étaiem ent en vue de rép.ou de dém olition

O bjectifs

Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES ZONEClasse A

Risques m inim es pour les personnes ou pour l’activité économ ique

Les bâtim ents ne sont pas calculés au séism e


APRES SEISM ERéparation ??

Effondrem ent probabledu bâtim entReconstruction du bâtim ent

O bjectifs

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :

Oùest exclue toute activitéhum aine nécessitant un séjour de longue durée

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES ZONEClasse A

Risques m inim es pour les personnes ou pour l’activité économ ique

Les bâtim ents ne sont pas calculés au séism e


APRES SEISM ERéparation ??

Effondrem ent probabledu bâtim entReconstruction du bâtim ent

O bjectifs

Arrêté du 29 m ai 1997,concerne les bâtim ents :

Oùest exclue toute activitéhum aine nécessitant un séjour de longue durée

Reconnaissance


CHAPITRE 2 RECONNAISSANCE

Reconnaissance

2 RECO NNAISSANCE

2.1 Généralités

Cette étape prélim inaire à l’estim ation de la capacité résistante proprem ent dite est destinée

à récolter le m axim um de renseignem ents utiles à l’exam en des bâtim ents selon les

m éthodes décrites dans le chapitre 3. Contrairem ent aux bâtim ents neufs pour lesquels le

dim ensionnem ent est connu, dans le cas des bâtim ents existants, la collecte d’inform ations

précises et détaillées est souvent difficile. Néanm oins, la précision des m éthodes

d’évaluation de la capacité résistante d’un bâtim ent donné dépend très fortem ent de la

précision de ces données d’entrée. L’objectif de ce chapitre est donc de décrire un certain

nom bre de m éthodes perm ettant de connaître ces inform ations avec plus ou m oins de

précision et de donner quelques indications pour palier au défaut de renseignem ents dans le

cas où les m oyens nécessaires à l’obtention de ceux-ci ne seraient pas à l’échelle du budget

d’une étude de renforcem ent.

Il faut en effet reconnaître que le type et la précision des renseignem ents disponibles pour

un bâtim ent donné peuvent être très variables selon l’âge, le type de structure et l’utilisation

du bâtim ent. D’autre part, en fonction de l’objectif d’une telle évaluation de la capacité

résistante des bâtim ents, la précision recherchée sera différente selon qu’il s’agit par

exem ple d’estim er la vulnérabilité d’un bâtim ent donné face au séism e, de savoir si un

program m e de renforcem ent est nécessaire ou de définir et de chiffrer un tel program m e.

Ainsi, au vu des coûts de certaines m esures de renforcem ent, il peut être très im portant de

consacrer un peu plus de crédits à la collecte d’inform ation sur l’état du bâtim ent avant

renforcem ent afin de choisir la m éthode la plus adaptée et de la dim ensionner au m ieux.

Un des rôles de l’ingénieur en charge d’une opération d’évaluation de la capacité résistante

d’un bâtim ent est donc de trouver un com prom is pertinent entre la précision des données et

le coût des investigations nécessaires en fonction de l’objectif recherché. Trois m oyens

d’obtenir des renseignem ents sur la structure d’un bâtim ent vont être exam inés : les

inform ations déductibles de l’âge du bâtim ent en fonction des règlem ents de la construction

en vigueur à l’époque, les investigations d’élém ents structuraux et quelques caractéristiques

par défaut des m atériaux issus de l’expérience.

Reconnaissance


2.2 Historique codificatif en France

L’âge d’un bâtim ent perm et d’apprécier dans une certaine m esure les techniques et le

dim ensionnem ent qui ont été utilisés pour sa construction. En effet, les règlem ents de la

construction, qui sont apparus en France dès 1945, im posent un certain nom bre de

dispositions constructives et de m éthodes de dim ensionnem ent. Sous réserve du respect

des règles en vigueur à l’époque de la conception, on peut donc se faire une idée des

caractéristiques du bâtim ent exam iné, ce qui perm et d’évaluer dans une certaine m esure

son com portem ent au séism e, quand bien m êm e le code auquel il était soum is ne contenait

pas de dispositions parasism iques. Une telle approche repose sur l’hypothèse que le

bâtim ent étudié respecte les règles en vigueur à l’époque de sa construction. Il conviendra

donc de s’assurer qu’une telle hypothèse est réaliste avant de valider les conclusions

obtenues par cette m éthode. Ainsi, la détection de désordres locaux (fissuration im portante

par exem ple) peut être un indice d’un vice de dim ensionnem ent ou de réalisation. Il sera

donc sage de prévoir quelques sondages de vérification bien placés pour s’assurer de

l’enrobage des aciers ou de la présence de cadres d’effort tranchant par exem ple. Ces

vérifications sont d’autant plus nécessaires que la disposition en question a une influence sur

la tenue au séism e de la structure (quantité de cadres d’arm atures par exem ple). Dans le

cas où les vérifications effectuées donnent de bonnes raisons de penser que la conception

du bâtim ent est conform e à un règlem ent identifié, on pourra utiliser les valeurs définies dans

celui-ci pour les param ètres recherchés.

Ainsi les règlem ents successifs de calcul en béton arm é furent, pour la période concernée,

les règles BA 45, BA 60 et CCBA 68. Le prem ier et le dernier code concernent les dates

lim ites du dom aine d’étude. O n notera qu’aucune règle parasism ique spécifique ne concerne

cette période (1945-1970), les prem ières applications des PS 69 datant de 1971. Enfin, il

faut ajouter que le contreventem ent des bâtim ents est égalem ent abordé par les règles

Neige et Vent de façon indirecte, puisqu’elle dem ande de tenir com pte d’efforts horizontaux.

Ces règles ont été m odifiées en 1946, 1956 et 1965. Néanm oins, elles se contentent de

donner les m oyens de calculer la pression applicable aux bâtim ents sans préciser les

dispositions constructives à m ettre en œ uvre pour y résister. M êm e si globalem ent, il est

logique de penser qu’un bâtim ent dim ensionné conform ém ent à ces règles peut résister à un

certain niveau de séism e puisqu’il a été conçu pour résister à un effort horizontal connu, il

est difficile de dire a priori quelle sera l’apport une telle inform ation pour estim er précisém ent

sa capacité résistante au séism e. O n peut raisonner en term e d’efforts horizontaux. Le

bâtim ent étant supposé ne pas satisfaire à toutes les dispositions constructives des règles

parasism ique, le calcul des sollicitations sism iques est fait avec un coefficient de

com portem ent q=1,5. Par contre la conform ité aux règles NV perm et de calculer l’effort dû au

vent (qv) ayant servi au dim ensionnem ent de l’ouvrage (auquel le bâtim ent résiste donc). O n

en conclu que le bâtim ent résiste à un effort sism ique F=1,5 qv. L’accélération du sol

correspondante est estim ée à l’aide d’un calcul sism ique par la m éthode de forces

horizontales par exem ple. O n a ainsi une idée de la valeur m inim ale de l’accélération à

laquelle le bâtim ent peut résister. Un calcul plus détaillé pourra par contre révéler une

résistance supérieure.

Reconnaissance


On pourra néanm oins retenir, sous réserve de s’assurer de la conform ité du bâtim ent aux

règles de béton arm é, les pourcentages d’acier m inim um , le type d’acier utilisé, la présence

et la quantité m inim ale d’arm ature transversales dans les poteaux et les poutres. Le tableau

2.2.1 présente un aperçu des renseignem ents utiles à une analyse sism ique disponibles

dans les règlem ents de cette époque.

sujet règle docum ent

année de sortie

rem placem ent m odifications

indications

charges NFP 06.001 1950 1978 charges de dim ensionnem ent, pondérations

neige vent NV65 1968 1984charges horizontales, contreventem ent (principe)

béton arm é CCBA45 1945 1960 principes de dim ensionnem ent

CCBA60 1960 1968, 1983arm atures m inim ales, chainages, cadres, contraintes adm issibles

m açonneries DTU20.1 1961 1985position des chaînages, arm atures m inim ales

DTU20.11 1975 1978 idempréfabriqué DTU23.1 1970 conception, m ise en œ uvreblocs béton NF P 14.301 1972 1983 caractéristiques m écaniques m inim um

NF P 14.302 1940 1972 caractéristiques m écaniques m inim umNF P 14.303 1966 caractéristiques m écaniques m inim umNF P 14.304 1966 1972,1983 caractéristiques m écaniques m inim um

entrevous béton NF P 14.305 1966 1972 caractéristiques m écaniques m inim umNF P 14.401 1966 1972 caractéristiques m écaniques m inim um

blocs pleins NF P 14.407 1966 1972 caractéristiques m écaniques m inim umbriques NF P 13.301 1972 1974 caractéristiques m écaniques m inim um

NF P 13.306 1981 caractéristiques m écaniques m inim um

Tableau 2.2.1 : Norm es et règles de calculs utiles à une analyse sism ique

Le tableau ci-dessous (tableau 2.2.2) perm et de se faire une idée des principaux règlem ents

en vigueur pouvant fournir des indications utiles sur le dim ensionnem ent pour une époque

donnée. Il faut toutefois tenir com pte d’un délai de m ise en application effective qui peut

parfois être assez long.

dom aine règle 1945

1946

1947

1948

1949

1950

1951

1952

1953

1954

1955

1956

1957

1958

1959

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

béton arm é CCBA 45CCBA60CCBA68

M açonneries DTU20.1DTU20.11NF

généralités NF06.001NV65

Tableau 2.2.2 : Historique des norm es et règles de calculs utiles à une analyse sism ique

Reconnaissance


Concernant les évolutions significatives des m éthodes de construction et de l’évolution

technologique des chantiers, la période étudiée a connu de nom breux changem ents. Pour

les constructions en m açonnerie aucun classem ent par âge n’est significatif, m ais l’évolution

des techniques concernant le béton arm é est rem arquable, surtout dans le dom aine du

logem ent collectif. Après les prem ières années de reconstruction, un effort particulier est fait

dans le dom aine de l’industrialisation des chantiers, d’autant que la pénurie de logem ents est

constante sur cette période. Il est enfin intéressant de noter les corrélations éventuelles entre

les dates de construction et les politiques de logem ent (incitation à la construction, prêts

facilités à l’acquisition, politiques de logem ent social, aides à la reconstruction). La 2.2.1

rassem ble les principales dates concernant la construction.

En conclusion nous retiendrons deux périodes principales :

• 1945-1960 : la reconstruction

• 1960-1970 : l’industrialisation des chantiers

1945 1950 1955 1960 1965 1970

coffrage

Coffrage glissant

Coffrage tunnel

Panneaux sandwiches

Béton prêt à l’emploi

Programme Chalandon

Loi de 1948

agglomérés

Panneaux préfabriqués

PS69NV65NV56NV46

CCBA60 CCBA68CCBA45

Figure 2.2.1: Principales dates

2.3 Investigation des élém ents structuraux

La connaissance des différents param ètres intervenant dans le calcul de la capacité

résistante d’un bâtim ent passe nécessairem ent par une investigation des élém ents de

structure. La portée de cette investigation déterm ine beaucoup la quantité et la fiabilité des

inform ations qui seront utilisées com m e param ètre d’entrée des différentes m éthodes, et,

partant, de la précision du résultat obtenu.

L’idée de cette phase de l’étude est de rassem bler les inform ations nécessaires sur le bâtim ent en utilisant les sources adaptées. Ces sources sont variées (plans, relevés, sondages, historique du bâtim ent) et peuvent différer grandem ent selon les projets.

Reconnaissance


2.3.1 Reconnaissance prélim inaire

Cette phase perm et une prem ière approche de la problém atique du bâtim ent à évaluer. Elle

est axée sur une prise de connaissance de l’ouvrage, notam m ent par un prem ier exam en

visuel ; elle doit être courte et synthétique, m ais perm ettre d’aborder tous les aspects

du problèm e.

O n peut décom poser la reconnaissance prélim inaire en trois étapes.

• Visite prélim inaire

Cette visite doit perm ettre une prise de connaissance du bâtim ent, notam m ent sur les

aspects suivants :

- identification des structures (m ise en évidence du type de contreventem ent), de la

régularité en plan et en élévation ;

- état visuel des structures ;

- exam en visuel des conditions de sol et des fondations ;

- identification des élém ents non structuraux (cloisons) ;

- recensem ent et exam en des docum ents disponibles sur place ;

- enquête auprès des occupants et chargés de l’entretien ;

- identification des principaux objectifs d’usage et de fonctionnem ent futurs du

bâtim ent, s’ils sont particuliers ;

- établissem ent de l’histoire du bâtim ent, notam m ent identification d’éventuels

incidents structuraux.

Cette visite étant essentiellem ent visuelle ne doit pas conduire à entreprendre des travaux

pour être m enée à bien, sauf à utiliser des outils courants et à effectuer des opérations

m anuelles sim ples : m arteau, pied de biche, dégarnissage localisé d’isolant, etc.

• Évaluation prélim inaire de la résistance de la structure

Cette évaluation doit être effectuée avec des calculs sim ples pour perm ettre de situer le

niveau de résistance globale du bâtim ent. Elle com prend :

- l’identification et la description de la structure de contreventem ent et la description

approxim ative du com portem ent en situation sism ique ;

- l’évaluation de la période fondam entale dans chaque direction principale (par

exem ple par une form ule sim plifiée des PS92 ou de l’Eurocode 8) ;

- l’évaluation de la résistance par la m éthode des forces latérales (voir § 4.1.2.2.2).

L’effet de la torsion est évalué par excentrem ent des forces.

Reconnaissance


• Rapport prélim inaire

Ce rapport prélim inaire doit perm ettre de donner une estim ation de la capacité du bâtim ent à

résister à un niveau de séism e donné, à déterm iner en pourcentage de la donnée sism ique

de référence. Il contient :

- un rapport de visite prélim inaire ;

- un descriptif de la structure résistante, des conditions de fondation, de l’im pact

des cloisons et autres élém ents non structuraux ;

- un com pte rendu d’évaluation de la résistance par un calcul sim ple ;

- des conclusions concernant l’adéquation de la structure par rapport aux objectifs

fixés de tenue du bâtim ent en cas de séism e ;

- des recom m andations pour l’évaluation détaillée (phase suivante) ;

- la description des m esures d’urgence éventuelles à prendre, si une insuffisance

est détectée vis-à-vis des conditions d’utilisation norm ales.

Ce rapport servira de base pour prendre la décision de poursuivre ou non l’opération de

renforcem ent et le cas échéant, perm ettra d’orienter des investigations com plém entaires

perm ettant d’affiner l’estim ation et d’utiliser des m éthodes plus précises.

2.3.2 Investigations com plém entaires.

Il s’agit à présent de la seconde phase de l’étude, rendue nécessaire par une décision de

poursuivre l’investigation pour l’affiner ou pour déterm iner une stratégie de renforcem ent.

Elle doit perm ettre d’établir un état détaillé du bâtim ent avant renforcem ent afin d’évaluer à

la fois la capacité résistante avant travaux et le gain de résistance apporté par

le renforcem ent.

2.3.2.1 Procédure de collecte des inform ations com m une à tous les types de bâtim ents

2.3.2.1.1 Analyse des docum ents existants

Dans certains cas, il sera peut être possible de disposer de docum ents figurant parm i les

suivants, dont l’analyse donnera des renseignem ents très précieux sur le bâtim ent :

• docum ents d’études : règlem ents applicables à l’époque de la construction,

spécifications, données géotechniques, notes d’hypothèses, plans, notes de calcul,

• docum ents établis lors de la construction : fiches de fabrication, hom ologations,

com pte rendus des test m atériaux,

• enregistrem ents durant la vie de l’ouvrage : dossiers de m aintenance, rapports

d’incidents,

• docum ents relatifs aux m odifications du bâtim ent.

Reconnaissance


2.3.2.1.2 Reconstitution des plans de coffrage

Dans le cas (rare) où des plans de coffrage ou d’architecte sont disponibles, on vérifiera par

un m étré la correspondance entre les plans et la réalité du bâtim ent. O n veillera

particulièrem ent à détecter les éventuelles m odifications de la structure principale ou

secondaire survenues depuis la construction (m odification des cloisons,

bouchage/percem ent d’ouvertures par exem ple). Un relevé soigné des assem blages et des

joints (y com pris leur ouverture) est nécessaire.

2.3.2.1.3 État des lieux de la structure

Il s’agit de relever les dégradations m ajeures susceptibles d’affecter l’intégrité de la structure

principale et son com portem ent m écanique : fissures dans les portiques, état d’entretien de

la m açonnerie (dans le cas où elle est apparente) et des joints entre rem plissage et

portiques. Ce relevé donne des inform ations sur la tenue du bâtim ent dans le tem ps et sur

sa réaction aux sollicitations antérieures, com m e une tem pête, un séism e de faible am plitude

ou le tassem ent de ses fondations par exem ple. Une recherche docum entaire sur les

principaux évènem ents relatifs au bâtim ent est utile (secousses sism iques, tem pêtes,

incendie… ) ainsi que sur les m odifications du bâtim ent : agrandissem ent, dém olition,

réaffectation, rénovation (rem placem ent de la charpente par exem ple). Dans la m esure où

elles sont disponibles, les données relatives à la m aintenance et à l’entretien du bâtim ent

fournissent des renseignem ents im portants sur les pathologies affectant le bâtim ent, sa

durabilité et sa capacité à reprendre les actions de service (voire accidentelles le

cas échéant).

2.3.2.1.4 Descente de charges réelle

Il convient de faire l’inventaire des charges réelles en place dans le bâtim ent dans l’usage

actuel, ou prévu, en cas de m odification de destination du bâtim ent. Ce relevé est établit en

tenant com pte de l’am énagem ent du bâtim ent (m obilier, cloisons, couverture, revêtem ent de

sol). Dans le cas de réhabilitation lourde avec m odification de l’usage du bâtim ent, on

prendra en com pte des charges réalistes et les m odifications de structure (ajout suppression

de cloisons par exem ple). Le plan de coffrage établi précédem m ent doit perm ettre d’estim er

les charges de poids propre. O n détaillera cet inventaire par niveau.

2.3.2.1.5 Reconstitution du plan d’arm atures

Cette partie concerne les bâtim ents de type 1 (voile béton arm é) et de type 2 (portiques

rem plissage).

Dans le cas où les plans d’arm atures sont disponibles, on s’assurera de leur conform ité avec

le bâtim ent réel par quelques sondages bien choisis, en plus des vérifications de bon sens

valables dans le cas des plans de coffrage.

Reconnaissance


Dans la plupart des cas, l’absence de plans d’arm atures nécessite une reconstitution plus

poussée. O n procèdera à quelques sondages dans les poutres à m i travée et sur appuis et

dans les poteaux. O n cherchera à déterm iner le schém a statique de la structure

(encastrem ent des poteaux en pied ou en tête par exem ple). L’étape suivante consiste à

vérifier la conform ité de ces arm atures aux règles de l’époque (BA 45 ou BA60 selon l’âge

du bâtim ent). Si la conform ité est assurée, on considèrera que les sondages sont

représentatifs des arm atures réelles. Dans le cas contraire, la présence du bâtim ent dans

son état actuel (cf. état des lieux) perm et d’estim er sa résistance aux charges de service. O n

considérera que le bâtim ent résiste à l’état lim ite de service, sous les cas de charges réels

constatés, et on calculera le ferraillage m inim al nécessaire selon les codes actuels (EC2) en

tenant com pte de la disposition des arm atures constatée dans les sondages (nom bre de

barres, enrobage). Dans le cas de désordre m ajeurs com m e une fissuration im portante

d’une zone ponctuelle, on adaptera le schém a statique au cas réel (rotule) pour tenir com pte

de la redistribution des efforts. O n s’assurera que les arm atures révélées par les sondages

sont effectivem ent supérieures à celles, m inim ales, données par les calculs. O n considérera

que les sondages ne sont pas représentatifs et on adoptera le ferraillage m inim al calculé et

un enrobage de 10m m à défaut de valeur plus précise. O n peut contourner cette hypothèse

conservatrice en effectuant un relevé com plet des arm atures sur l’ensem ble des élém ents de

structure. Il va de soit que dans le cas où les arm atures m inim ales ne seraient pas

effectivem ent constatées dans les sondages prélim inaire une telle cam pagne

serait nécessaire.

2.3.2.2 Cas particuliers (selon les trois types de bâtim ents retenus)

Les 4 paragraphes suivant fournissent une liste de points à renseigner pour traiter un

bâtim ent de type défini, ainsi que des indications sur la m anière d’obtenir de telles

précisions.

2.3.2.2.1 Bâtim ent de type 1a : Structure à voiles porteurs en béton arm é

• Données géom étriques

- Élancem ent des voiles : rapport hauteur sur épaisseur (relevé),

- Position et orientation des voiles pour calculer leur excentrem ent et le centre de

torsion (relevé),

- Position et géom étrie des ouvertures dans les voiles et les planchers (relevé),

- Section cum ulée des m urs par étage (relevé).

• Dispositions constructives

- Nature du chaînage des dalles de plancher dans les voiles (sondage local ou

estim ation).

Reconnaissance


2.3.2.2.2 Bâtim ent de type 1b : Structure à m urs porteurs en m açonnerie chaînée


- Élancem ent des m urs : rapport hauteur sur épaisseur (relevé),

- Section cum ulée des m urs par étage (relevé),

- Nature des blocs : élancem ent, épaisseur (relevé),

- Position et orientation des m urs pour calculer leur excentrem ent et le centre de

torsion (relevé),

- Position et géom étrie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relevé).


- Nature du chaînage des dalles de plancher dans les m urs (sondage local ou

estim ation),

- Nature des chaînages verticaux, continuité du ferraillage (sondage local ou

estim ation),

- Nature des chaînages d’ouverture, continuité du ferraillage (sondage local ou

estim ation).

• Hypothèses de m odélisation

- M odèle voile cisaillé et fléchi (poutres courtes), bielle - tirant, ou m em brane.

- Lois de com portem ent : par la prise en com pte im plicite d’un coefficient de

com portem ent ou une loi «τ- d » où «τ » est le cisaillem ent conventionnel et « d » la distorsion du m ur (voir paragraphe 4.4.3.)

O n pourra définir des caractéristiques m acroscopiques pour la m açonnerie grâce aux

form ules suivantes :

- Résistance à la com pression verticale de la m açonnerie : 3.07.0

mbk fKff =

Avec fb la résistance en com pression de la brique et fm celle du m ortier et

K selon tableau 2.4.1.

- Résistance au cisaillem ent de la m açonnerie :

Pour un élancem ent de la bielle inférieur à 2, aucune justification n’est

dem andée.

Dans les autres cas, dvkvk kff σ.0 +=

Avec fvk0 = 0.2M Pa pour les briques de terre cuite et 0.15M Pa pour les

blocs de béton creux et σd la contrainte verticale appliquée au m ur, et k le

coefficient de frottem ent horizontal du m ortier à justifier

expérim entalem ent. A défaut d’essais, on pourra prendre k=0.4.

- Résistance au cisaillem ent des chaînages : )15( sbch AAfH += τ

Reconnaissance


Avec τf = 2.5M Pa, Ab la section de béton du chaînage et As la section

d’arm ature.

Sans autres précisions, on adoptera Hch=27kN/m pour un chaînage par blocs de chaînage et

50kN/m pour un chaînage classique (coffré), sous réserve de s’assurer de vérifier les aciers

longitudinaux (règles des coutures, etc) et des cadres.

- Rupture par cisaillem ent du m ortier : eLfH vkm =

Avec e l’épaisseur du m ur et L la portée entre chaînages verticaux

- Résistance en com pression de la bielle : )²sin()²cos(

)²(

γσγσσσσ

vh

vhb +

=

avec hσ la résistance en com pression horizontale, vσ la résistance en

com pression verticale et γ = 50° pour les blocs en béton et les briques à alvéoles horizontales et 26° pour les briques perforées.

Les différents coefficients ci-dessus sont définis en 2.4. (tableau 2.4.1.).

2.3.2.2.3 Bâtim ent de type 2 : Structure à portiques en béton arm é et rem plissage de m açonnerie


- Dim ensions des poutres et poteaux : hauteur, portée, largeur, épaisseur (relevé),

- Nature des blocs de m açonnerie: élancem ent, épaisseur (relevé),

- Position et orientation des m urs de rem plissage pour calculer leur excentrem ent

et le centre de torsion (relevé),

- Section cum ulée des m urs de contreventem ent par étage (relevé),

- Longueur des m urs de contreventem ent (relevé),

- Position et géom étrie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relevé).


- Arm ature des nœ uds (sondage local ou estim ation),

- Continuité du ferraillage (sondage local ou estim ation),

- Position, espacem ent et nature des cadres d’efforts tranchant dans les portiques

(sondage ou estim ation).


- Définition du m odèle de structure : portique encastré en pied ou en tête, travées

m ultiples, panneaux de rem plissage équivalents,

- Identification des contreventem ents verticaux et horizontaux (m odèle m écanique

bielle tirant par exem ple),

- Définition de la loi de com portem ent m acroscopique du systèm e

portique/rem plissage (loi force horizontale - déplacem ent),

Reconnaissance


- Continuité des poutres sur appuis : vérification du ferraillage (sondage local),

- Largeur des bielles de com pression dans la m açonnerie (analyse de l’interface

portique/rem plissage),

- Position des rotules plastiques (résultat interm édiaire du calcul) .

M odèle par bielle de com pression :

Figure 2.3.1 : M odèle bielle de com pression

- Rupture par cisaillem ent du m ortier : eLfH vkm =

avec fvk défini en 2.3.2.2.2, e l’épaisseur du m ur et L la portée entre

chaînages verticaux.

- Résistance en com pression de la bielle : )²sin()²cos(

)²(

γσγσσσσ

vh

vhb +

=

avec hσ la résistance en com pression horizontale,vσ la résistance en

com pression verticale et γ = 50° pour les blocs en béton et les briques à alvéoles horizontales et 26° pour les briques perforées.

2.3.2.2.4 Bâtim ent de type 3 : Structure à m urs porteurs en m açonnerie non chaînée ou partiellem ent chaînée


- Élancem ent des m urs (relevé),

- Nature des blocs de m açonnerie: élancem ent, épaisseur (relevé),

- Position et géom étrie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relevé),

- Section cum ulée des m urs par étage (relevé).


- Nature des planchers (bois, béton),

- Nature des chaînages éventuels (sondages ou estim ation).

Reconnaissance



O n pourra définir des caractéristiques m acroscopiques pour la m açonnerie grâce aux

form ules suivantes :

- Résistance à la com pression verticale de la m açonnerie : 3.07.0

mbk fKff =

Avec fb la résistance en com pression de la brique et fm celle du m ortier K

selon tableau 2.4.1.

2.3.2.3 Techniques d’auscultation des élém ents de structures et caractérisation des m atériaux

Au vu de l’im portance des caractéristiques m écaniques des m atériaux dans les calculs de

capacité résistante, il est souhaitable de s’assurer de la validité des valeurs retenues. Il est

alors nécessaire d’effectuer quelques tests (com pression du béton, traction de l’acier par

exem ple) sur des échantillons représentatifs. Deux cas peuvent se présenter. Si on souhaite

utiliser une valeur standard conform e à l’usage à l’époque de la construction, un petit

nom bre d’échantillons suffira. Ils seront testés pour s’assurer de la validité de l’hypothèse. Si

par contre, on souhaite utiliser une valeur supérieure (pour tenir com pte de l’am élioration de

la résistance en com pression par exem ple, ou parce qu’on a de bonne raison de penser que

la réalisation de l’ouvrage a été soignée), un nom bre de tests suffisant pour garantir la

représentativité des échantillons et la constance de la caractéristique m écanique sur

l’ensem ble de la zone visée sera effectué. O n se référera à ce propos aux norm es

européennes définissant les procédures d’essais et la déterm ination des coefficients de

sécurité pour arrêter le nom bre d’essais.

Un des m oyens de déterm iner la position, la nature et la quantité d’arm atures dans les

élém ents en béton arm é consiste à prévoir une cam pagne d’auscultation des élém ents

critiques et d’un nom bre représentatif d’élém ents courants à l’aide de sondages ou

d’instrum ents tels que les profom ètres et les radars. L’annexe C fournit plus de détails sur

ces techniques.

2.3.2.4 Rapport d’investigation du bâtim ent

Le rapport final doit contenir tous les élém ents d’analyse collectés lors de l’évaluation

détaillée. Il contient notam m ent :

• Description du bâtim ent, de son usage, de son histoire,

• Liste des docum ents existants,

• Objectifs de tenue au séism e ou des états à éviter,

• Description de la structure résistante : porteuse et contreventem ent et des élém ents

non structuraux im portants,

• Description de la structure prim aire et du com portem ent sism ique prévu de la

structure,

Reconnaissance


• Annexés, s’il y a lieu :

- rapport détaillé d’expertise,

- rapport sur l’expertise des fondations,

- rapport de sol.

2.4 Caractéristiques par défaut des m atériaux

Ces choix ont beaucoup d’influence sur le calcul de la résistance d’une structure à l’action

sism ique. Or dans le cas du bâti existant il est parfois extrêm em ent délicat d’obtenir de telles

données. Ce paragraphe a pour but de d’indiquer quels essais sont envisageables pour les

obtenir. Dans le cas où de tels essais ne seraient pas réalisés, des valeurs indicatives sont

fournies pour palier le m anque de données. Étant donné la portée très générale de ce

docum ent, les valeurs précisées sont conservatives pour la plupart des cas particuliers, d’où

l’intérêt d’essais com plém entaires pour optim iser les calculs.

• Béton : O n considèrera un béton de classe B16, selon les caractéristique de

l’EC2 (fck=16 M Pa, Ecm =28 G Pa, fctm =1.6 M Pa). Un essai de résistance à la

com pression (sous presse) de différents échantillons (environ 5) prélevés par

carottages à différents endroits de la structure perm ettent de préciser ces valeurs de

façon expérim entale. Naturellem ent, les échantillons doivent être tels qu’ils ne

contiennent pas d’acier et ne sont pas perturbés par l’action de carottage.

Conform ém ent au DTU 21, il convient de faire des essais au sclérom ètre afin de

s’assurer de l’hom ogénéité du béton.

• Acier : Les arm atures longitudinales en acier haute adhérence seront

supposées de lim ite élastique 420 M Pa. Les cadres d’effort tranchant et les autres

arm atures en acier doux sont supposés de lim ite élastique 240 M Pa. Il est nécessaire

de vérifier la nature des arm atures (HA ou acier doux) en m ettant à nu avec un

m arteau les arm atures d’un élém ent, localem ent. Ces aciers seront supposer respecter

les caractéristiques de l’EC2 (E=210G Pa, εu=10°/00). Des essais de tractions des aciers prélevés sur place peuvent affiner ces valeurs. Néanm oins le prélèvem ent

d’échantillons dans les arm atures en place risque de porter atteinte à la résistance de

la structure à l’endroit du prélèvem ent, ce qui requiert la plus grande prudence dans le

choix des échantillons.

• M açonneries : O n se rapportera aux données du tableau 2.4.1. Une

observation des m açonneries in situ est recom m andée pour déterm iner leur nature

(briques ou blocs de béton), l’orientation des alvéoles et la nature des joints (rem plis ou

secs). Dans le cas où la nature des joints n’est pas connue précisém ent, on

considèrera qu’ils sont rem plis. La nature et l’épaisseur des joints entre la poutre et le

rem plissage sont fixées arbitrairem ent à 1 cm de m ortier courant dont les

caractéristiques par défaut sont données ci-dessous.

Reconnaissance


Briques H : briques à alvéoles horizontales ; Briques V : briques à alvéoles verticales

(perforées)

Type d’élém ents

Résistance en com pression verticale (M Pa)

Résistance en com pression horizontale (M Pa)

M odule d’Young (M Pa)

K

Blocs de béton Briques H Briques V M ortier

4 3.2 8 5 ou 10

2 10

2.2

40000 32000 80000

0.5 0.35 0.45

Tableau 2.4.1: caractéristiques par défaut des m açonneries

Lorsque les calculs nécessitent des valeurs de déform ation, on supposera une déform ation

lim ite élastique de 0.002 et une déform ation à rupture de 0.015.

2.5 Synthèse

Le diagram m e qui suit (Figure 2.5.1) présente de façon schém atique la dém arche de

reconnaissance d’un bâtim ent. Il s’agit de la dém arche com plète. Pour un cas concret, celle-

ci sera adaptée aux objectifs et aux m oyens de l’étude.

Reconnaissance


DONNEE SISM IQUE DE REFERENCE

PRINCIPAUX OBJECTIFS DE

SÛRETE

EVALUATION PRELIM INAIRE

RAPPORT PRELIM INAIRE

VISITE PRELIM INAIRE

PHASE D’EVALUATION PRELIM

INAIRE

DONNEES

ANALYSE DES DOCUM ENTS EXISTANTS

EVALUATION DETAILLEE DES STRUCTURES

INVESTIGATIONS COM PLEM ENTAIRES

VISITE DETAILLEE

RAPPORT D’EVALUATION

DETAILLE

PHASE D’EVALUATION DETAILLEE

CONCLUSIONS

DECISION DUM AÏTRE

D’OUVRAGE

PAS DE M ESUREA PRENDRE

M ESURES A PRENDRE SANS

TRAVAUX

PROJET AVEC TRAVAUX

CONSIGNES

D’EXPLOITATION

☼

PHASE DE CONCLUSION

☼

Figure 2.5.1 : Schém a des différentes phases de reconnaissance

Reconnaissance


Figure 2.5.2 : Déroulem ent d’une opération de renforcem ent parasism ique d’un bâtim ent existant

La phase de conclusion est représentée sur la figure 2.5.2. Les différentes classes d’actions

envisageables sont :

M odification des objectifs, par exem ple :

• dim inution de la durée de vie de l’ouvrage,

• m odification de l’action sism ique de référence,

• m odifications des objectifs de sécurité.

M esures à prendre sans travaux de structure :

• restrictions de chargem ent,

• restriction d’usage de l’ouvrage,

• m aintenance ou surveillance particuliers,

Reconnaissance


Intervention avec travaux :

• suppression de m asses inutiles,

• réparation d’élém ents endom m agés,

• am élioration du com portem ent d’ensem ble,

• suppression d’erreurs grossières,

• renforcem ent des élém ents structuraux existants,

• transform ation d’élém ents non structuraux en élém ents structuraux (par exem ple

cloisons en voiles en béton arm é),

• ajout de nouvelles structures,

• dém olitions.

Calcul des sollicitations sismiques


CHAPITRE 3 Calcul des sollicitations sism iques



3 CALCUL DES SOLLICITATIONS SISM IQ UES

3.1 Objectifs perform antiels

Les objectifs de la réévaluation sism ique, ainsi que du renforcem ent éventuel, sont définis en

term e de perform ance de la structure.

O n rappelle ici trois niveaux de perform ance définis dans l’Eurocode 8 partie 3 (EN 1998-3),

correspondant chacun à un état lim ite pouvant faire l’objet de critères de vérification :

a) L’état lim ite proche de l’effondrem ent (NC) : dans cet état lim ite, la structure est très

endom m agée et présente éventuellem ent des résistances et raideurs très

dim inuées, m ais elle est capable de continuer à porter les charges verticales. Une

structure respectant ce niveau de perform ance est sensée ne pas s’effondrer sur

ses occupants lors d’un séism e, m ais elle doit ensuite être évacuée car il n’est pas

certain qu’elle puisse résister à une réplique. Elle n’est probablem ent pas

réparable.

b) L’état lim ite d’endom m agem ent significatif (SD) : dans cet état lim ite, la structure

est assez endom m agée et présente éventuellem ent des résistances et raideurs

sensiblem ent dim inuées, m ais elle est capable de continuer à porter les charges

verticales. Des déform ations perm anentes sont visibles. Les cloisons intérieures et

les autres élém ents non structuraux sont très endom m agées, m ais ne se sont pas

effondrés. Une structure respectant ce niveau de perform ance résiste à un séism e

et m êm e à une réplique, m ais son endom m agem ent est tel qu’il ne serait pas

économ ique de la réparer.

c) L’état lim ite d’endom m agem ent lim ité (LD) : dans cet état lim ite, la structure est peu

endom m agée et présente des résistances et raideurs peu dim inuées. Il n’y a pas

de déform ation perm anente significative. Les élém ents non structuraux présentent

une fissuration diffuse, m ais peuvent être réparés. Une structure respectant ce

niveau de perform ance ne nécessite pas de réparation et est sensée rester

en service.

Dans le présent guide, c’est le niveau de perform ance proche de l’effondrem ent (NC) qui est

visé. En effet, l’objectif est de perm ettre la sauvegarde des vies hum aines, en acceptant la

perte économ ique de la structure. Dans le contexte français, il ne paraît pas nécessaire de

viser des objectifs plus am bitieux pour les bâtim ents courants, com pte tenu de la période de

retour d’un séism e endom m ageant sur un site donné et du coût pour la collectivité du

renforcem ent du bâti existant.

Il convient de noter que :

- Les critères de dim ensionnem ent parasism ique des bâtim ents neufs perm ettent

d’obtenir un niveau de perform ance incluant une lim itation des dom m ages et

donc, en général, un bon niveau de rénovation de la structure.



- Un M aître d’ouvrage peut toujours fixer, pour l’évaluation et le renforcem ent de

son ouvrage, un objectif plus am bitieux à choisir parm i les deux autres ci-dessus.

Dans ce cas, il convient de se référer à l’EN 1998-3 et d’adapter les critères de

vérification en conséquence.

3.2 Principes du calcul

Les sollicitations sism iques seront évaluées en supposant que les structures possèdent un

com portem ent élastique linéaire équivalent.

En fait, cette hypothèse de l’élasticité linéaire est très éloignée de la réalité, puisque après

un séism e, la structure peut être dans un état proche de la ruine, le béton ou la m açonnerie

étant fissurés et les arm atures plastifiées. Le calcul doit donc être considéré com m e

conventionnel, et ces résultats devront être corrigés pour tenir com pte du com portem ent réel

des structures.

Nota : Un calcul tem porel non linéaire pourrait théoriquem ent être envisagé, les m atériaux étant caractérisés par des lois de com portem ent non linéaires. Toutefois, cette m éthode est d’application difficile pour le confortem ent des bâtim ents car elle nécessite d'une part, une bonne connaissance du ferraillage et de la qualité des m atériaux, et d'autre part, l’em ploi de m odèles de calcul sophistiqués, à ce jour très peu répandus.

3.3 M éthode générale

Le séism e est défini par deux spectres de pseudo accélération pour 5% d’am ortissem ent

relatif, un pour les secousses horizontales l’autre pour les secousses verticales.

Les différentes étapes du calcul sont les suivantes :

- M odélisation de la structure,

- Déterm ination de la déform ée, de la période et de la m asse m odale des différents

m odes de vibration,

- Sélection des m odes utiles : on ne retient que les m odes dont la som m e des

m asses m odales atteint au m oins 90% de la m asse totale,

- Pour chacun des m odes retenus, on lit sur le spectre la pseudo accélération

correspondante aux périodes propres, ce qui perm et de calculer les efforts et les

déplacem ents suivant chacun des m odes,

O n com bine les effets des directions du séism e et des différents m odes retenus.



3.4 M éthode des forces latérales

Dans les divers règlem ents nationaux on trouve une définition du séism e sous form e d’un

cas de chargem ent à appliquer au bâtim ent. O n en déduit directem ent les sollicitations.

Cette m éthode sim plifiée est basée sur les hypothèses suivantes :

- La déform ée du m ode principal est assim ilée à une droite ou à une courbe

arbitrairem ent définie,

- Le cas de charge inclut une m ajoration pour corriger les approxim ations de la

m éthode (en général, on accélère la m asse totale du bâtim ent et non uniquem ent

la m asse m odale),

- La période propre du m ode principal est évaluée par une form ule forfaitaire, m ais

peut l’être égalem ent par la m éthode de Rayleigh, plus réaliste.

Une m éthode conform e aux principes de l’EN-1998-1 § 4332 est décrite dans le

chapitre 4.

3.5 Prise en com pte de la torsion

Lorsqu’on utilise la m éthode des forces latérales, l’influence des m odes de torsion est

négligée, il faut donc corriger le résultat. Pour cela, le cas de chargem ent représentant l’effet

du m ode principal doit être appliqué de m anière excentrée à chaque niveau

du bâtim ent.

L’excentricité additionnelle est définie forfaitairem ent par les règlem ents.

3.6 Principe des m éthodes en poussée progressive

3.6.1 Principe des m éthodes en poussée progressive

Ces m éthodes sont à utiliser pour une analyse plus fine de la capacité résistante, au stade

de l’analyse détaillée, si la structure n’a pas été justifiée selon l'une des deux procédures

exposées ci-dessus.

Le « push-over » ou « analyse en poussée progressive » est une m éthode m aintenant

internationalem ent reconnue. Elle consiste à dém ontrer que la structure est capable de

supporter un déplacem ent qui lui est im posé par la sollicitation sism ique. Ce déplacem ent

est choisi arbitrairem ent, à condition qu’il soit représentatif de la déform ation de la structure.

Ce peut être, par exem ple, le déplacem ent horizontal au niveau du centre de gravité ou au

niveau de la terrasse. Le déplacem ent d’un édicule en terrasse ne serait pas approprié, car

pas représentatif de la déform ation d’ensem ble.



Cette m éthode de vérification résulte de l’observation selon laquelle le séism e im pose plus

une déform ation à la structure que des efforts. En effet, dès lors que la structure peut se

plastifier, le niveau des efforts induits dans la structure dépend du choix du niveau de

plastification. En revanche, un des principes des norm es de conception actuelles est

d’adm ettre que, sous certaines réserves, les déplacem ents ne dépendent pas du

com portem ent. Une lim ite à ce principe apparaît pour les structures raides, pour lesquels les

appels de ductilité sont plus im portants et où il y a plutôt équivalence d’énergie

qu’équivalence de déplacem ent.

Cette m éthode peut être utilisée dans certains cas pour justifier une structure nouvelle ou, a

m inim a, pour déterm iner l’influence de son degré d’hyperstaticité sur son coefficient de

com portem ent. Elle est particulièrem ent puissante pour analyser la capacité d’une structure

à résister au séism e, notam m ent parce qu’elle perm et de m ettre en évidence les points

faibles de la structure.

Le prem ier principe de la m éthode consiste à :

a) Calculer les déplacem ents de la structure dans l’hypothèse d’élasticité (en

supposant la structure infinim ent élastique) ;

b) Vérifier que la structure est apte à atteindre les m êm es déplacem ents dans

l’hypothèse d’un déplacem ent élasto-plastique.

Cette vérification est faite en statique. Pour les m urs en béton arm é, par exem ple, on peut

s’inspirer de la m éthode des PS 92, en s’en tenant à l’égalité des déplacem ents.

D’autres questions viennent se greffer sur le prem ier principe, notam m ent :

a) Com m ent prendre en com pte la consom m ation énergétique due au com portem ent

cyclique ?

b) La plupart des applications de cette m éthode se réfèrent à des m odélisations

bidim ensionnelles et l’application à des structures tridim ensionnelles peut se révéler

délicate (dans ce cas, une sim plification peut être apportée en pratiquant une m ise en

charge dans deux plans orthogonaux - principaux, autant que possible - appliquée à un

m odèle tridim ensionnel).



3.6.1.1 Courbe de capacité

La courbe de capacité est obtenue à partir d’une analyse non-linéaire basée sur une analyse

statique incrém entale de l’ouvrage. Il s'agit une représentation du déplacem ent latéral en tête de l’ouvrage )δ( R (ou au niveau du centre de gravité) en fonction de l’effort sism ique total V

à la base obtenu à différents incrém ents de chargem ent (« push-over curve »).

V Rigidité sécante

Comportement anélastique

Comportement élastique

Rigiditéélastique

δR

αu

αe

Figure 3.6.1 : Allure de la courbe de capacité

Si l’ouvrage avait un com portem ent élastique linéaire infini, la courbe de capacité serait une

droite dont la pente serait égale à la rigidité globale de l’ouvrage. Com pte tenu du

com portem ent non linéaire de la structure, la courbe de capacité se présente com m e une

succession de droites de pente décroissante reflétant la dégradation progressive de la

rigidité de l’ouvrage aux différents incrém ents de chargem ent. Pour sim plifier, une

représentation bi-linéaire de la courbe de capacité est souvent utilisée.

Le systèm e de forces utilisé pour tracer la courbe de capacité étant statique, la question se

pose de la répartition de forces à utiliser pour procéder au calcul. Deux systèm es de forces

sont usuellem ent utilisés (et im posés par l’Eurocode 8) :

a) Un systèm e de forces correspondant à une accélération constante sur toute la

hauteur de la structure,

b) Un systèm e de forces correspondant au systèm e de forces statiquem ent

équivalentes obtenues par le calcul élastique de la structure.

La courbe de capacité à retenir est la plus défavorable obtenue par les deux calculs.



Le systèm e de forces étant fixé, il est augm enté proportionnellem ent par un coefficient α à

partir de 0. Lorsque la prem ière plastification est atteinte dans la structure, ce coefficient prend la valeur

eα . Lorsque la plastification s’est suffisam m ent développée dans la structure

pour qu’elle devienne un m écanism e, le coefficient prend la valeur uα . Le rapport e

u

αα

traduit

l’hyperstaticité de la structure. C’est ce coefficient qui est utilisé dans les PS92 pour les

structures m étalliques et m ixtes, et plus généralem ent dans l’EC8, pour déterm iner

l’influence de l’hyperstaticité sur le coefficient de com portem ent, sous la form e : e

u0qq

αα

= ,

où q0 est le coefficient de com portem ent de base traduisant le com portem ent hystérétique

d’ensem ble.

3.6.1.2 Recherche du déplacem ent objectif

La sollicitation sism ique étant représentée par un spectre élastique, il s’agit de relier le

déplacem ent spectral relatif à un oscillateur sim ple au déplacem ent de la structure. Pour

cela, la structure est représentée par son prem ier m ode.

Pour com m encer, les déplacem ents norm alisés correspondent au prem ier m ode avec Φn=1, où n est le point de contrôle (qui peut être au niveau du centre de gravité ou au niveau de la

terrasse). Les forces norm alisées sont ensuite définies telles que : iii mF Φ= , où m i est la

m asse au niveau i. Donc Fn = m n.

La m asse généralisée d’un systèm e à un degré de liberté équivalent à la structure est définie

par :

∑ ∑=Φ= iii* Fmm

ce qui perm et d’introduire un coefficient de transform ation:

∑

∑∑

=

Φ=Γ

i

2i

i2ii

*

m

F

F

m

m

La force F* et le déplacem ent d* du systèm e équivalent à un degré de liberté sont :

Γ= b* F

F

Γ= n* d

d où Fb est la force à la base (effort tranchant) et dn le déplacem ent au point

de contrôle.



Le déplacem ent objectif du systèm e à un degré de liberté est obtenu à partir du spectre

élastique par :

2**

e*et

2

T)T(Sd

π=

La relation précédente perm et alors de déterm iner le déplacem ent im posé au point de

contrôle de la structure.

3.6.1.3 Résum é de la m éthode

La m éthode de poussée progressive s’applique :

• Dans le cas ou les sollicitations sism iques peuvent être évaluées avec un seul m ode

de vibration. Cela im plique en particulier que les effets des m odes de torsion sont faibles.

• Lorsque le contreventem ent est constitué de portiques dont le ferraillage principal est

connu (cas B ou C). Les voiles ne peuvent à ce jour être justifiés par cette m éthode, faute de

renseignem ents fiables sur la déform ation au voisinage de la ruine.

La procédure à suivre est la suivante :

a) O n considère un spectre de réponse élastique correspondant à une accélération du

sol ao arbitraire (par exem ple ao = 0.5 m /s²).

b) Par un calcul élastique on évalue la réponse suivant le m ode principal :

- Période propre To,

- Pseudo accélération a(To) lue sur le spectre,

- Déplacem ent fo en tête du bâtim ent,

- Cas de chargem ent pseudo statique perm ettant de reconstituer les efforts

du calcul élastique.

c) O n pondère le cas de charge pseudo statique par un coefficient m ultiplicateur λ que l’on augm ente progressivem ent jusqu’à obtenir la rupture d’un prem ier

élém ent.

Pour effectuer ce calcul, on utilisera un logiciel qui tient com pte du com portem ent

non linéaire des m atériaux (fissuration du béton, plastification des arm atures).

Les valeurs ultim es des déform ations, issues d’études expérim entales, pourront

être trouvées dans des publications ou dans divers règlem ents (EC8, FEM A, … ).

Elles seront différentes suivant l’état visé (NC ou SD).

d) La rupture correspond à un facteur λ u et un déplacem ent en tête du.

La « raideur sécante » de la structure correspondant à cet état est égale à sa

raideur élastique m ultipliée par λ u

ud

d0

Il lui correspond une période propre : Tu = T0 x0d

duuλ

et une accélération spectrale λ ux a(Tu)



e) O n fait l’hypothèse que le bâtim ent se com porte com m e une structure élastique de

période Tu qui en cas de séism e aurait un déplacem ent en tête du.

Cela revient à dire que la structure supporte une secousse sism ique correspondant

à une accélération du sol : a0 x[a (T0) / a (Tu)]

3.7 M odélisation des structures

3.7.1 Interaction sol-structure (ISS)

Dans le cas où le bâtim ent n’est pas fondé sur du rocher, sain ou plus ou m oins altéré, la

déform ation du sol de fondation a pour effet d’augm enter les périodes propres de vibration

de la structure et donc de dim inuer les efforts pour les m odes correspondant à la partie

descendante du spectre.

Pour évaluer cet effet, on peut rem placer l’encastrem ent parfait de la structure sur le sol par

des appuis élastiques en translation et en rotation par rapport à un axe horizontal. O n

assim ile la fondation du bâtim ent à un radier circulaire de rayon R et le sol à un m ilieu

élastique de m odule E.

Si on note k le ressort global équivalent au systèm e sol/fondations, on obtient :

• Horizontalem ent : ER

ku)1)(87(

)1(16

ννν

+−−

=

• Verticalem ent : ER

kv²1

2

ν−=

• En rotation : ER

k)1(3

42

3

νθ −=

Avec E le m odule du sol, R le rayon du disque représentant les fondations et ν le coefficient de Poisson (on prendra ν =0,2).

Pour un radier d’aire S et de périm ètre п on posera: R = Π/S

Dans le cas d’un terrain com posé de plusieurs couches superposées d’épaisseur hi et de

m odule Ei, on effectuera le calcul avec un m odule m oyen ∑∑=

ii

i

Eh

hE .

Les m odules Ei pourront être évalués en suivant la classification des règles PS92 (rocher,

a,b, c).

Type de sol Rocher sain ou

altéré

a b c

Ei (M Pa) infini 3200 800 200

Tableau 3.4.1 : M odules des sols définis dans les règles PS 92.



On prendra en com pte toutes les couches de sol connues sur une profondeur lim itée

forfaitairem ent à 3 R, les couches inconnues ou sous-jacentes étant supposées

être rocheuses.

3.7.2 Caractérisation du systèm e de contreventem ent

Le systèm e de contreventem ent est constitué de l’ensem ble des élém ents structurels

participant de façon non négligeable au transfert des actions horizontales créées du fait du

m ouvem ent sism ique, par effet inertiel dans l’ouvrage. Les accélérations sism iques sont

appliquées à toutes les m asses présentes dans l’ouvrage, qu’elles soient ou non associées à

des élém ents structurels, et les actions sism iques sont donc en général réparties dans

l’ouvrage. Elles doivent être transm ises de leur point d’application aux fondations, ce qui

im plique des résistances locales des élém ents, y com pris les élém ents non structuraux, et la

résistance principale des élém ents de contreventem ent, qui concentrent les efforts pour les

transm ettre aux fondations. Ces chem inem ents d’efforts doivent être analysés et les points

faibles m is en évidence pour établir la cohérence de l’ensem ble pour un niveau

d’action donné.

S’il est nettem ent préférable que les élém ents de contreventem ent soient continus du haut

en bas de l’ouvrage, cela n’est pas une nécessité absolue si des élém ents horizontaux (en

général des planchers) sont capables de reporter les efforts d’un élém ent vertical à un autre

quand on passe d’un niveau à un autre. Ainsi, m êm e si les élém ents verticaux sont continus,

les élém ents horizontaux jouent un rôle très im portant dans le contreventem ent car ils

perm ettent de répartir les efforts entre les élém ents verticaux, notam m ent pour palier la

défaillance de l’un d’entre eux. Il y a lieu de s’assurer de la continuité des élém ents entre

eux, c’est à dire de leur capacité à transm ettre les efforts im pliqués dans leur rôle

de contreventem ent.

En ce qui concerne les actions de direction verticale, dont l’essentiel est dû aux charges

perm anentes, m ais qui incluent égalem ent les variations dues à la com posante verticale du

séism e, le systèm e porteur classique est généralem ent approprié pour assurer une

résistance suffisante (il convient néanm oins de le vérifier).

En revanche, vis-à-vis des actions verticales, en général ce systèm e porteur n’est pas

identifiable au systèm e de contreventem ent (pour les actions horizontales).

En effet, certains élém ents porteurs (des poteaux par exem ple), peuvent avoir un rôle de

contreventem ent faible, soit parce que leur raideur est faible vis-à-vis de celle d’autres

élém ents, soit parce qu’ils ne sont pas reliés à des élém ents horizontaux perm ettant un

transfert effectif des efforts horizontaux. Ainsi, il est souhaitable de distinguer parm i les

élém ents structuraux ceux qui jouent le rôle de « structure prim aire », c’est-à-dire qui

participent au contreventem ent, et les « élém ents secondaires », qui n’ont pas de rôle dans

le contreventem ent d’ensem ble. Ces derniers sont astreint à assurer un rôle de portage et

subissent les déplacem ents im posés par le systèm e prim aire.



De façon générale, les élém ents « raides » des bâtim ents (cages d’escalier ou

d’ascenseurs, m urs pignons, m urs extérieurs ou intérieurs en m açonnerie, etc… ) sont

susceptibles de participer au contreventem ent, alors que les poteaux, excepté quand ils sont

intégrés dans des ossatures en portique où la continuité des efforts est assurée entre

poutres et poteaux, sont souvent considérés com m e secondaires. M ais ces quelques

indications ne peuvent rem placer l’analyse de la situation réelle où les raideurs relatives

entre élém ents, résistances relatives et continuité des efforts sont les principaux critères

d’analyse perm ettant d’identifier un systèm e de contreventem ent.

Les actions sism iques n’ayant, en principe, pas de polarisation dans la direction horizontale,

il y a lieu d’identifier des plans verticaux principaux (orthogonaux) où l’action sism ique sera

décom posée. A chacun de ces plans doit être associé un systèm e de contreventem ent (dont

la nature peut d’ailleurs différer d’un plan à l’autre). Sauf très bonne sym étrie de la structure

par rapport à ses plans principaux, le m ouvem ent n’a pas lieu com plètem ent dans ces plans

et il faut donc apprécier les m ouvem ents hors plan.

3.7.3 Prise en com pte des m asses

Les actions dues au séism e sont des actions inertielles et elles dépendent donc directem ent

des m asses (F = m γ !). Dans le contexte d’une réévaluation, il est donc nécessaire d’évaluer les m asses au plus juste, car cela joue directem ent sur la précision de l’évaluation du niveau

de séism e adm issible.

a) Les charges perm anentes doivent être évaluées sur la base des plans, lorsqu’ils

existent ou de relevés sur place. Les cloisons, façades, installations techniques et,

de façon générale, tous les élém ents non structuraux dont la m asse est notable au

regard de l’ensem ble des charges, doivent être évalués au plus juste et positionnés

dans leur géom étrie réelle, et non prise en com pte forfaitairem ent ou sous form e de

charge répartie. Seule une faible part de ces charges perm anentes (par exem ple

les faux-plafonds ou les élém ents de décoration) peut faire l’objet d’une évaluation

forfaitaire.

b) Les charges d’exploitation variables doivent égalem ent être analysées avec

précision. Dans les bâtim ents à usage courant (habitation ou tertiaire), les m asses

à prendre en com pte son définies par des norm es et il y a lieu de les considérer,

sauf si l’usage des locaux a été m odifié. Ces charges variables sont à pondérer par

le coefficient de sim ultanéité défini dans la norm e EN 1998-1, § 4.2.4.

c) Les actions clim atiques ne sont généralem ent pas associées à des m asses :

tem pérature, vent. Seule la neige peut être à considérer pour les bâtim ents situés

en m ontagne (cf. EN 1990:2002, Annexe A1).

Dans tous les cas, il y a lieu de considérer l’usage futur du bâtim ent, notam m ent l’affectation

des locaux.

Des sim plifications sont cependant acceptables au stade de l’évaluation prélim inaire.



La m asse d’un élém ent vertical peut être soit considérée avec le niveau qui le porte, s’il n’a

pas de liaison avec le niveau supérieur, soit répartie entre les deux niveaux (cas courant des

élém ents verticaux porteurs). Il est généralem ent suffisant de considérer les m asses com m e

associées aux planchers ou niveaux principaux de l’ouvrage.

3.8 Procédures de calcul utilisables

La justification de la résistance de tous les élém ents de structure s’effectuera à partir du

calcul élastique de référence en appliquant une des deux procédures prévues par l’EC8 :

• Une justification à partir des efforts élastiques divisés forfaitairem ent par un coefficient de com portem ent,

• Une justification basée sur la capacité de déform ation de la structure avant rupture, évaluée en tenant com pte d’un com portem ent non linéaire des m atériaux. Il faut

prouver que cette déform ation ultim e reste supérieure à la déform ation im posée par

le séism e déduite du calcul élastique de référence.

Dans les deux cas une sécurité est introduite dans les calculs pour tenir com pte de :

- L’état plus ou m oins dégradé, jugé acceptable après séism e,

- Le degré de connaissance des élém ents de structure.

3.8.1 État de la structure après séism e

Com m e indiqué en 3.1, il est envisagé trois possibilités après séism e :

• État NC

La structure est proche de l’effondrem ent et ses dom m ages sont tels qu’elle n’est pas

réparable.

• État SD

La structure est endom m agée m ais probablem ent réparable.

• Etat LD

La structure est très faiblem ent endom m agée

Nota : On peut admettre que l’état SD correspond au résultat visé par les règlements dans le cas des structures neuves, LD étant réservé en général à des cas très particuliers. Les états SD et LD ne seront donc pas visés habituellement dans une opération de renforcement. Des renseignements complémentaires sur ces notions sont exposés au paragraphe 4.1.1.1.



3.8.2 État de connaissance des structures

En fonction des résultats de la reconnaissance préalable, on peut classer les structures en 3

catégories :

A - Le béton et les m açonneries principales sont en bon état et de résistance

suffisante. O n est assuré de l’existence de chaînages horizontaux et verticaux.

B - Le béton et les m açonneries principales sont en bon état et de résistance


O n connaît le ferraillage dans les zones critiques des poteaux, des poutres et des

voiles et ce ferraillage respecte les règles du béton arm é, m ais pas

nécessairem ent les dispositions constructives parasism iques.

C - Le béton et les m açonneries principales sont en bon état et de résistance


O n connaît le ferraillage dans les zones critiques des poteaux, des poutres et des

voiles et ce ferraillage respecte toutes les dispositions constructives

parasism iques.

Si le niveau A n’est pas atteint, le bâtim ent ne peut être justifié au séism a en l’état selon le

présent guide.

3.8.3 M éthode du coefficient de com portem ent

Cette m éthode s’applique quelle que soit la m éthode de calcul des sollicitations sism iques

utilisée et pour tous les types de structure.

Les efforts issus du calcul élastique de référence sont divisés par un coefficient de

com portem ent, et les sections justifiées par les règles usuelles com plétées par des

vérifications spécifiques du règlem ent parasism ique, visant par exem ple à éviter une rupture

fragile du béton arm é par cisaillem ent.

Les déform ations élastiques par contre restent inchangées.

• Dans le cas des structures dont tous les élém ents sont connus et respectant les

dispositions constructives parasism iques (cas C) on utilisera les valeurs du coefficient de

com portem ent données par les règlem ents en fonction du type de structure. O n est assuré

dans ce cas d’obtenir l’état SD après séism e.

• Dans les cas de connaissance (A) et (B) on appliquera aux structures en béton les

valeurs données par le tableau 3.8.1.

État visé Degré de connaissance

NC SD

A 1.5 1.2

B 2 1.5

Tableau 3.8.1 : Coefficients de com portem ents pouvant être utilisés



3.8.4 M éthode de la poussée progressive

La m éthode de la poussée progressive perm et d’évaluer le déplacem ent ultim e de la

structure et les rotations des zones plastifiées. (rotules plastiques)

Ces rotations devront être com parées aux rotations ultim es des rotules plastiques qui

peuvent être trouvées dans certains règlem ents (FEM A, EC8) en fonction de l’état escom pté

pour la structure (NC ou SD).

Un exem ple est donné dans le chapitre 4.

évaluation de la capacité résistante (calcul)


CHAPITRE 4 Évaluation de la capacité résistante

(calcul)

Evaluation de la capacité résistante (calcul)


4 EVALUATIO N DE LA CAPACITE RESISTANTE (CALCUL)

4.1 Quelques généralités sur l’évaluation de la capacité résistante

4.1.1 Les niveaux perform antiels

Les objectifs de la réévaluation sism ique, ainsi que du renforcem ent éventuel, sont définis en

term e de perform ance de la structure. Les trois niveaux de perform ance envisagés dans

l’Eurocode 8 partie 1-3 (EN 1998-3) ont été rappelés au chapitre 3.

Dans le présent guide, c’est le niveau de perform ance proche de l’effondrem ent qui est visé.

En effet, l’objectif est de perm ettre la sauvegarde des vies hum aines, en acceptant la perte

économ ique de la structure. Dans le contexte français, il ne paraît pas nécessaire de viser

des objectifs plus am bitieux pour les bâtim ents courants, com pte tenu de la période de retour

d’un séism e endom m ageant sur un site donné et du coût pour la collectivité du renforcem ent

du bâti existant. Il convient de noter que :

- Les critères de dim ensionnem ent parasism ique des bâtim ents neufs perm ettent

d’obtenir un niveau de perform ance incluant une lim itation des dom m ages et donc

en général un bon niveau de rénovation de la structure.

- Un M aître d’ouvrage peut toujours fixer, pour l’évaluation et le renforcem ent de

son ouvrage, un objectif plus am bitieux, à choisir parm i les deux autres ci-dessus.

Dans ce cas, il convient de se référer à l’EN 1998-3 et d’adapter les critères de

vérification en conséquence.

4.1.2 Les critères de vérification

Il s’agit donc d’utiliser des critères de vérification cohérents avec l’objectif ainsi défini, c’est-à-

dire des critères autorisant des dégradations relativem ent im portantes de la structure, m ais

garantissant son non-effondrem ent.

Le problèm e est que des m éthodes de vérification classiques (utilisées pour les

constructions neuves) visent à un état lim ite d’endom m agem ent significatif. Pour les

appliquer au cas d’une réévaluation, en visant un état lim ite proche de l’effondrem ent, elles

devraient être expurgées des conservatism es qu’elles contiennent. En effet, il serait vain de

penser qu’un ouvrage existant, qui n’aurait pas été conçu selon des norm es parasism iques

actuelles, pourrait être justifié en en respectant les différentes clauses. A défaut, cela ne

signifierait pas que la structure n’est pas capable de résister au m oins à un certain niveau

sism ique. Ceci est dém ontré par le retour d’expérience : les m issions post-sism iques

perm ettent de m ettre en évidence la tenue de certaines structures non conçues pour le

séism e, alors que les effondrem ents m ettent souvent en lum ière des erreurs assez

flagrantes de conception ou de construction.



Or les conservatism es introduits dans les m éthodes de dim ensionnem ent ne sont pas

hom ogènes. Ils ont été introduits par les rédacteurs des codes pour assurer une sécurité

globale suffisante pour des structures neuves, com pte tenu de l’état des connaissances à un

m om ent donné. Aussi, les coefficients de sécurité introduits dans les différentes form ules de

vérification ne sont-ils pas issus d’une seule réflexion cohérente, m ais plutôt de consensus

au cas par cas. Pour déterm iner les différents états de la structure (et notam m ent l’ordre des

m odes de rupture), il conviendrait d’utiliser des form ules « brutes » ne contenant aucun

conservatism e. Ceci est évidem m ent purem ent théorique puisque ces conservatism es ne

sont pas souvent explicites et connus. Une autre approche est de développer de nouveaux

m odèles à partir d’une (large) expérim entation sur des m aquettes représentant des

situations réelles. Cette approche est évidem m ent à privilégier chaque fois que possible,

m ais sa fiabilité est liée à la représentativité des essais utilisés. Par ailleurs, il est souhaitable

d’utiliser une approche cohérente pour l’ensem ble des vérifications, par exem ple pour les

structures en béton arm é.

Dans le cas de la réévaluation des bâtim ents, il est im portant de com prendre les

com portem ents presque jusqu’à rupture, pour perm ettre la description des scenarii

d’endom m agem ent en cours de m ouvem ent, et d’apprécier ainsi la réalité des m arges de

sécurité par rapport à la rupture ou à l’état lim ite qu’on ne veut pas dépasser. A l’heure

actuelle, les m odèles de com portem ent qu’il est possible de m ettre en œ uvre de façon

raisonnable par voie num érique ne perm ettent pas encore de reproduire la totalité de ces

com portem ents. La voie expérim entale reste, chaque fois que possible, un support im portant

à l’évaluation de la résistance.

Sur le plan de la procédure de vérification, l’Eurocode 8 fait une distinction entre les

élém ents fragiles et les élém ents ductiles. Les prem iers, qui ne disposent pas d’un palier

plastique suffisant, doivent être vérifiés pour résister au niveau de sollicitation donné par le

calcul des actions. Pour les seconds au contraire, qui peuvent subir des allongem ents (ou

rotations) im portants, la vérification est faite vis-à-vis des déform ations lim ites.

4.1.3 Largeur des joints entre blocs

Les joints entre blocs de bâtim ents sont souvent un problèm e m ajeur, surtout dans le cas de

structures souples, car ils n’ont pas été prévus pour offrir une ouverture suffisante pour éviter

l’entrechoquem ent. Des m esures d’élargissem ent peuvent parfois être prises, m ais de telles

m esures sont souvent im praticables, soit en raison de l’inaccessibilité de certaines zones

des joints, soit à cause de la présence d’équipem ents en nom bre. Une voie possible est de

m odifier la réponse dynam ique de la structure, en la raidissant. Une autre serait de prévoir

des renforts locaux (voiles disposés perpendiculairem ent au plan du joint par exem ple).

Cependant, il ne doit pas être exclu de justifier la structure sous l’effet des

entrechoquem ents, surtout si les planchers ne sont pas face-à-face (les chocs directs sur les

poteaux étant évidem m ent préjudiciable). Une telle justification dépasse le cadre du présent

guide.



4.2 Bâtim ents à portiques

4.2.1 Objet

L’objectif poursuivi ici est de proposer une m éthode sim plifiée pour évaluer le niveau

d’accélération auquel peut résister un bâtim ent dont le systèm e de contreventem ent est

constitué de portiques (poteaux et poutres du systèm e prim aire) avec éventuellem ent des

m açonneries de rem plissage. Il est égalem ent de cerner les insuffisances du bâtim ent et de

perm ettre ainsi de déterm iner les renforcem ents les plus efficaces, lorsqu’ils

sont nécessaires.

Préalablem ent, les conditions de site ont pu être évaluées et le type de spectre à utiliser est

donc connu.

L’état visé de la structure correspond à l’état proche de l’effondrem ent(1) (NC). En

conséquence, après l’occurrence du niveau de séism e issu de cette évaluation, le bâtim ent

considéré peut être dans un état très endom m agé et non réutilisable dans des conditions de

service norm ales. Il est probable qu’il soit im possible de le réparer et qu’il faille donc le

dém olir et le rem placer. Les recom m andations ci-après ne s’appliquent donc pas à la

recherche de l’état de dom m age significatif (SD) ou à l’état de lim itation de dom m age (DL).

Les m éthodes proposées sont sim plifiées. Elles ne s’appliquent pas dans tous les cas. Des

lim ites d’utilisation sont proposées, m ais le jugem ent de l’ingénieur est nécessaire dans

chaque cas pour apprécier si elles peuvent s’appliquer ou non. Hors du dom aine d’utilisation,

il est nécessaire de revenir à des m éthodes d’évaluation de portée plus générale.

4.2.2 M éthode du coefficient de com portem ent

La m éthode est la m éthode de référence exposée dans l’EN 1998-1, § 4.3.3. Conform ém ent

à l’EN 1998-3, le coefficient de com portem ent est lim ité à 1,5, quelle que soit la configuration

structurale à l’état lim ite de dom m ages significatifs. Le choix ayant été fait ici de vérifier la

structure à l’état lim ite proche de l’effondrem ent, cette valeur peut être affinée selon les

valeurs du tableau 3.8.1, du paragraphe 3.8.3.



4.2.3 Exposé général de la m éthode d’évaluation proposée

Pour ce qui concerne l’analyse de structure, ce qui est proposé ici s’inspire de la m éthode

d’analyse en poussée progressive. La m éthode d’évaluation proposée consiste à chercher le

point de perform ance « lim ite » correspondant à l’intersection de la courbe de capacité de la

structure et du spectre associé à l’accélération au sol la plus élevée possible(2).

Les principales étapes de la m éthode sont les suivantes :

• Analyse pseudo-statique linéaire sous l’action du séism e. Les m éthodes usuelles du

calcul sism ique linéaire sont utilisées.

• Recherche des lim ites de résistance de la structure prim aire en béton arm é (et

éventuellem ent en m açonnerie), prenant en com pte les m écanism es de rupture possibles. Il

s’agit là d’un travail d’ingénieur connaissant bien le béton arm é.

• Recherche du point de perform ance optim al de la structure.

4.2.4 Analyse élastique de la structure sous l’action du séism e

4.2.4.1 Types d’analyses

Il s’agit de procéder dans un prem ier tem ps au calcul pseudo-statique linéaire de la

structure, selon les m éthodes usuelles du calcul sism ique, principalem ent :

• la m éthode m ultim odale ;

• la m éthode sim plifiée. Dans ce cas, les lim ites d’utilisation usuelles sont

applicables(3).

Par dérogation aux règles de base, com pte tenu des effets négligés lorsque le

com portem ent post-élastique des élém ents se produit (parce que ces phénom ènes sont

com plexes et difficiles à appréhender), il peut être adm is de procéder à des analyses planes

(c’est-à-dire pour une flexion de la structure dans deux plans verticaux principaux

orthogonaux), sans autre condition, lorsque dans ces deux plans verticaux le rayon de

torsion est notablem ent plus grand que la dim ension dans la m êm e direction, par exem ple,

dans la direction x :

sx

Xx

Ir

r,e

≥

≤ 3000

où : rx est le rayon de torsion dans la direction considérée,

e0x est l’excentricité naturelle du centre de gravité par rapport au

centre de torsion dans la direction considérée, Is est le rayon de giration m assique du niveau considéré.

Il est préférable que ces relations soient vérifiées à tous les niveaux, de faibles variations

étant acceptables d’un niveau à l’autre, en excluant les variations brusques.



4.2.4.2 Constitution d’un m odèle sim plifié

C’est l’étape la plus im portante, car elle conditionne la validité des calculs qui en découlent

et, en conséquence, la validité du diagnostic. Chaque fois que possible, il sera préféré une

analyse dans deux plans verticaux orthogonaux principaux.

Pour ce faire, il convient dans un prem ier tem ps de déterm iner si la structure est régulière ou

non, dans les conditions exposées au § 4.2.4. Si ces conditions ne sont pas vérifiées, il appartient au vérificateur de juger de l’im portance des m ouvem ents de torsion potentiels et

de leur couplage avec le flexion et donc de l’intérêt de procéder à un calcul tridim ensionnel.

S’il juge acceptable de procéder à des calculs plans, les effets de torsion peuvent être

considérés com m e couverts par application d’un coefficient m ajorateur des efforts(4).

Bien souvent, dans le cas des structures com posées de poteaux et de poutres, la rigidité des

poutres (auxquelles sont associées une partie de dalle lorsque celle-ci est participante) est

grande vis-à-vis de celle des poteaux et ceux-ci peuvent souvent être considérés com m e

encastrés à leurs deux extrém ités, ce qui sim plifie l’analyse. Une m odélisation détaillée reste

néanm oins le m eilleur m oyen d’apprécier l’influence de la souplesse des planchers et des

fondations.

Lorsque existent des panneaux de m açonnerie de rem plissage, ceux-ci doivent être pris en

com pte dans l’analyse, sauf lorsque des joints périphériques em pêchent tout contact jusqu’à

la capacité lim ite (en déform ation) de la structure. La m odélisation de ces panneaux est une

relation effort tranchant / déplacem ent horizontal (cf. § 4.2.5.2.3).

4.2.4.3 M asses

Les m asses sont à calculer com pte tenu de la présence de charges présentes de façon

perm anente dans la structure et évaluées lors de l’expertise. Les espaces non chargés

doivent être affectés d’une proportion de charges d’exploitation définie par l’EN 1998-1,

§ 4.2.4.

4.2.4.4 Caractéristiques de rigidité des poteaux et poutres

Le m odule d’Young du béton à utiliser est le m odule instantané. Les caractéristiques

m écaniques peuvent être celles des sections du béton arm é fissuré(5).

4.2.4.5 Prise en com pte des rem plissages en m açonnerie dans la rigidité

Dans un m odèle élastique, la rigidité initiale de chaque panneau est prise en com pte dans le

m odèle si le panneau peut être supposé au contact. Si les joints verticaux sont ouverts, le

m ouvem ent se fait en deux phases, d’abord structure seule, puis structure avec panneaux.



4.2.4.6 Caractéristiques dynam iques

Les périodes fondam entales sont les suivantes pour un systèm e à une seule m asse M ,

d’inertie m assique Is (en négligeant les couplages entre directions) :

− Translation sens x : x

xK

M2T π=

− Translation sens y : y

yK

M2T π=

− Rotation de torsion : r

sr

K

I2T π=

où Kx (resp. Ky et Kr) désigne la raideur de translation dans la direction x (resp. de

translation y et de rotation d’axe vertical). La proxim ité de la période de rotation d’axe vertical

d’une période de translation perm et de détecter une éventuelle possibilité de couplage

flexion/torsion.

Dans le cas d’une structure à plusieurs m asses, toute m éthode de dynam ique conform e à

l’EN 1998-1, § 4.3.3 peut être utilisée pour le calcul des périodes et des m odes propres. Les

périodes peuvent aussi être évaluées par des form ules sim plifiées(6).

4.2.4.7 Calcul sism ique élastique (calcul spectral)

Le calcul spectral est effectué en utilisant le spectre élastique conform e aux dispositions

contractuelles. Il n’est pas fait usage d’un coefficient de com portem ent. Ce calcul perm et de

déterm iner l’effort tranchant global à chaque niveau de la structure et pour chaque

com posante de l’action sism ique. Cet effort tranchant est ensuite réparti, à chaque niveau,

en fonction de la rigidité des poteaux (et des rem plissages en m açonnerie, s’il y a lieu).

4.2.5 Com portem ent post-élastique

4.2.5.1 Lim ite du com portem ent élastique

Chaque poteau transm et une part de l’effort tranchant, au prorata des rigidités, et est donc

soum is à un m om ent fléchissant à ses deux extrém ités.

Le m om ent lim ite est déterm iné dans chaque poteau en fonction des arm atures présentes,

en prenant en com pte l’effort norm al. Dans une m éthode sim plifiée, l’effort norm al pris en

com pte est dû à la descente de charge et la variation due au m ouvem ent (effet portique) est

négligée. Cette hypothèse doit être vérifiée a posteriori en fonction du niveau d’accélération

atteint.

La lim ite du com portem ent élastique de la structure est atteinte lorsque le prem ier m om ent

lim ite est atteint dans un poteau, ou lorsque le prem ier pic de résistance est atteint dans un

panneau de m açonnerie.



4.2.5.2 Com portem ent post-élastique des élém ents de contreventem ent

4.2.5.2.1 Poteaux

Dans le cas des poteaux, des rotules plastiques se créent dans les sections hautes et

basses, près des planchers. Le m om ent plastique dans les rotules peut évoluer de la valeur

lim ite déterm inée au paragraphe précédent jusqu’à une valeur m ajorée pour tenir com pte

notam m ent de l’écrouissage des aciers. La m ajoration peut être prise égale à 25% par

exem ple, m ais elle peut être évaluée plus précisém ent si les lois de com portem ent des

m atériaux sont connues. La lim ite du palier plastique est atteinte lorsque la rotation lim ite est

atteinte. Au delà, la rotule ne peut plus transm ettre de m om ent, m ais le poteau peut

éventuellem ent continuer à assurer une fonction de portage. Le com portem ent d’une rotule

plastique peut donc être schém atisé d’une façon très sim plifiée com m e m ontré sur la

figure 1.

Figure 4.2.1 : Relation m om ent courbure pour un poteau

Le palier plastique peut éventuellem ent être interrom pu avant que la rotation lim ite ne soit

atteinte si une rupture d’un autre type intervient : rupture par effort tranchant, d’adhérence,

flam bem ent des arm atures com prim ées, etc.

Pour évaluer ces différentes lim ites, il convient d’utiliser des ensem bles de form ules

cohérentes basées sur l’expérim entation. Ci-après,on utilise les form ules de la partie 3 de

l’Eurocode 8, m ais il existe d’autres possibilités (voir bibliographie). Il ne faut pas utiliser des

form ules appartenant à des ensem bles différents.

Pour le calcul de la rotation lim ite proprem ent dite, la form ule suivante peut être utilisée(7) :

)25,1(25h

Lf

);01,0(m ax

)';01,0(m ax)3,0(016,0

1dc

ywsx

100f

f35,0

V225,0

cel

umρ

αρ

ν

ωω

⋅γ

=θ



Dans cette expression :

γel est pris égal à 1,5 lorsque aucun coefficient de sécurité n’est pris en com pte

par ailleurs vis-à-vis du com portem ent plastique d’ensem ble,

h est la hauteur de la section dans la direction de flexion,

Lv est la distance entre la rotule plastique et le point d’inflexion, égal au rapport

entre le m om ent fléchissant et l’effort tranchant dans la rotule plastique ; en général,

cette longueur est égale à la dem ie longueur du poteau entre étages ;

ν = N / bhfc effort norm al réduit (b largeur de la zone com prim ée, N effort

norm al, pris positif en com pression),

ω, ω ́ est le pourcentage m écanique d’arm atures longitudinales, respectivem ent en

traction et en com pression,

fc et fyw sont respectivem ent la résistance à la com pression (M Pa) du béton et la

lim ite d’élasticité de l’acier (M Pa), obtenus directem ent com m e valeurs m oyennes

des tests in situ et aussi à partir d’autres sources d’inform ation, et prenant en com pte

des coefficients (diviseurs) de confiance appropriés(8),

ρsx = Asx/bwsh= pourcentage d’arm atures transversales parallèles à la direction x de chargem ent ( hs = espacem ent des cadres),

ρd est le pourcentage d’arm atures diagonales, lorsqu’elles existent, dans chaque

direction diagonale,

α est le coefficient d’efficacité du confinem ent, pris égal à:

−

−

−= ∑

oo

2i

o

h

o

h

61

21

21

bh

b

h

s

b

sα

où :

bo et ho sont les dim ensions du noyau de béton confiné, prises à l’axe du cadre,

bi est l’espacem ent entre arm atures longitudinales, pris d’axe en axe et indicé

par i, lorsqu’elles sont tenues par un angle de cadre ou par une épingle, le long du

périm ètre de la section.

Il doit égalem ent être vérifié qu’il n’y a pas de rupture par effort tranchant dans la rotule

plastique avant que la capacité en flexion n’ait été atteinte. Cette vérification doit être faite

avec une m éthode cohérente avec la m éthode utilisée pour la rotation ductile(9) .

La résistance ultim e vis-à-vis de l’effort tranchant dépend de la part plastique de la ductilité

appelée dans la rotule plastique. Cette ductilité pl∆µ peut être évaluée com m e étant

1y

umpl −θ

θ=µ∆ , où la rotation m oyenne de la rotule à la plastification θy est donnée par :

c

yb

1

y

V

VVyy

f6

fd

ddL

h5,1100135,0

3

zL

−

ε+

++

α+φ=θ



L’expression contenant des constantes non adim ensionnelles, les forces doivent être

exprim ées en M N et les contraintes en M Pa. Dans cette expression :

φy est la courbure à la plastification de la section la plus sollicitée de la rotule ;

αVz est le décalage de la courbe des m om ents, conform ém ent à l’EN 1992-1-1:

2004, 9.2.1.3(2)), dans lequel αV=1(10) ;

εy est égal à fy/Es ;

d et d’ sont les hauteurs utiles jusqu’aux arm atures tendues et com prim ées,

respectivem ent;

dbL est le diam ètre m oyen des arm atures tendues.

La résistance lim ite contrôlée par les arm atures transversales peut être obtenue à partir de

l’expression (prenant en com pte la perte de résistance due à l’appel de ductilité en flexion) :

( )

( )( )

+

−ρµ−

+−

γ=

∆ wccV

totpl

ccV

el VAfh

L;5m in16,01)100;5,0m ax(16,0;5m in05,01

fA55,0;Nm inL2

xh

1VR

Ici, γel est pris égal à 1,15. L’expression contenant des constantes non

adim ensionnelles, les forces doivent être exprim ées en M N et les contraintes en

M Pa.

Dans ces expressions, les param ètres non définis précédem m ent sont :

x est la hauteur de la partie com prim ée de la section ;

N est l’effort norm al (pris égal à 0 en traction, positif en com pression) ;

Ac est l’aire utile de la section, prise égale à bwd dans le cas d’une section à âm e

rectangulaire bw ;

ρtot est le pourcentage total d’arm atures longitudinales ;

Vw est la contribution des arm atures transversales à la résistance à l’effort

tranchant. Pour les sections à âm e rectangulaire bw : ywwww fzbV ρ=

où :

ρw est le pourcentage d’arm atures transversales ;

z est le bras de levier des forces internes (qui peut être pris égal à 0,9h dans

une section rectangulaire en flexion sim ple) ;

fyw est la lim ite d’élasticité des arm atures transversales.

L’effort tranchant lim ite obtenu dans un poteau par l’expression ci-dessus peut

éventuellem ent lim iter l’effort tranchant total à une valeur inférieure à ce que donnent les

m om ents ultim es dans les poteaux.

Enfin, pour les poteaux courts tels que Lv/h < 2, il convient de vérifier que l’effort tranchant

ainsi obtenu reste inférieur à celui déterm iné par la rupture du béton dans la diagonale du

poteau, donné par :



( )( )( ) θρ+

+

γ

µ−=

∆2sinzb)f;40m in()100(45,01

fA

N35,11

;5m in02,017

4V wctot

ccel

pl

m axR,

où θ est l’angle entre la diagonale et la ligne m oyenne du poteau (tanθ =h/2LV).

Note : O n trouvera d’autre form ules utiles au paragraphe 4.5.

4.2.5.2.2 Vérification des nœ uds poteaux-poutres

Les nœ uds sont des zones particulières de concentration de contraintes constituées par des

volum es de dim ensions lim itées nécessitant une analyse particulière de transferts d’efforts,

en général par des systèm es de bielles et tirants. Dans le cas particulier des nœ uds poteaux

– poutres, il s’agit de transm ettre les efforts concentrés dans les zones com prim ées des

sections de béton et dans les arm atures tendues. Ces efforts sont souvent déviés dans le

nœ ud pour perm ettre l’inversion des m om ents.

Les ancrages de barres dans les nœ uds jouent un rôle prépondérant.

Enfin, il est clair que les nœ uds de rive et les nœ uds interm édiaires de portiques ont des

com portem ents très différents. De m êm e, il est clair que le com portem ent du nœ ud ouvrant

n’est pas le m êm e que celui du nœ ud ferm ant.

Deux m odèles sont proposés dans la littérature :

• Un m odèle de béton confiné par les arm atures transversales, lorsqu’il en existe.

• Un m odèle de bielle diagonale.

Les deux m odèles peuvent être éventuellem ent com binés. Les Eurocodes 2 et 8 donnent

des règles de vérification des nœ uds. Ces règles peuvent être utilisées, en dim inuant les

coefficients partiels, com m e m entionné plus haut.

4.2.5.2.3 M açonnerie de rem plissage

Dans le cas où un rem plissage en m açonnerie est interposé entre poteaux, deux

phénom ènes peuvent se présenter :

• Rupture de la m açonnerie, puis fonctionnem ent en portique avec cependant une

raideur résiduelle de la m açonnerie ;

• Rupture d’un poteau à l’effort tranchant sous l’effet de l’appui de la bielle diagonale,

transfert de la charge verticale sur la m açonnerie.

Dans le cas d’une m açonnerie de rem plissage, l’effort norm al est faible et le panneau

transm et peu d’effort par flexion avec com pression. En revanche, le panneau est capable de

transm ettre un effort tranchant sur sa hauteur, par le m oyen d’une bielle venant s’appuyer

sur les poteaux l’encadrant.

La loi de com portem ent d’un panneau de m açonnerie vis-à-vis de l’effort tranchant peut être

schém atisée selon la loi sim plifiée présentée sur la figure 4.2.1 à partir des indications

données au § 2.4.



Figure 4.2.1 : Loi de com portem ent du panneau de m açonnerie

La résistance (obtenue en un point situé entre A et B) vis-à-vis de l'effort tranchant d'un m ur

en m açonnerie non arm ée contrôlée par l’effort tranchant peut être prise égale à :

tDfV ′= vdf

où :

D ́ est la longueur com prim ée du m ur (qui ici peut être assim ilée à sa longueur

totale) ;

t est l'épaisseur du m ur ;

fvd est la résistance m oyenne au cisaillem ent en l'absence de charge verticale.

La distorsion correspondante peut être prise égale à 0,005. La distorsion au point A est

plutôt de l’ordre de 0,002.

La valeur de la distorsion au point C est de 0,015.

4.2.5.3 Com portem ent post-élastique de la structure

4.2.5.3.1 Com portem ent de la structure, poteaux seuls

Les poteaux étant différents, la plastification puis la rupture des rotules plastiques sont

obtenues en séquence. Aussi, l’accélération à laquelle le plancher supérieur est soum is

atteint-elle un m axim um , puis décroît à nouveau au fur et à m esure que les rotules

plastiques atteignent leur rotation lim ite. La structure est stable tant que la fonction de

portage est assurée.

u

Ve

Effort tranchant

Déplacement relatif

A

B

C

de



Figure 4.2.2 : Courbe de capacité

Par sécurité, la structure peut être considérée com m e étant dans son état ultim e lorsque la

prem ière rupture d’une rotule plastique est atteinte, ce qui peut se produire lorsque l’effort

tranchant capable a atteint son m axim um (cas de la figure 4.2.2), ou pour une valeur

inférieure si la prem ière rupture est obtenue avant que tous les poteaux soient plastifiés. Il

convient néanm oins d’exam iner dans ce dernier cas si la rupture d’un poteau seul peut être

acceptable (la fonction de portage étant assurée) et s’il est donc possible de poursuivre plus

loin le processus de plastification des autres poteaux, ce qui suppose une redistribution des

efforts. Sauf cette exception, le déplacem ent m axim al supportable par la structure est donc

obtenu lorsque la rotation m axim ale d’une rotule plastique est atteinte pour le poteau le plus

critique.

Dans ce processus, il y a lieu de s’assurer que la plastification successive des sections les

plus critiques n’engendre pas de déplacem ent trop im portant du centre de raideur à chaque

niveau, auquel cas il convient de prendre en com pte un tel phénom ène dans la séquence de

plastification.

En s’appuyant sur la m éthode d’analyse en poussée progressive, le déplacem ent im posé par

le séism e à la structure n’est pas celui obtenu dans l’hypothèse d’élasticité, m ais celui qui

correspond à la rigidité sécante, qui peut être calculée en construisant la courbe de capacité

de la figure précédente (en pratique, il suffit de rechercher le point correspondant à l’état

ultim e conventionnel). Connaissant cette rigidité sécante, la période fondam entale peut être

recalculée dans chaque direction et le déplacem ent lu sur le spectre élastique. Le rapport

entre le déplacem ent m axim al lu sur la courbe de capacité et le déplacem ent lu sur le

spectre déterm ine le coefficient à appliquer à l’accélération du sol correspondant au spectre

pour connaître l’accélération que la structure est susceptible de supporter (voir exem ple en

annexe 3.2).

du

u

e

Effort tranchant total

Déplacement

Etat ultime

conventionnel Rigidité

sécante



Deux rem arques concernant le résultat obtenu :

• un coefficient γel = 1,5 a été utilisé dans la form ule donnant la rotation ultim e des rotules plastiques. Si la torsion est bien m aîtrisée et si on a une très bonne connaissance

des arm atures (longitudinales et transversales) dans les rotules plastiques, ce coefficient

peut être dim inué (à 1,25, par exem ple), et représente alors la sécurité introduite dans

l’ensem ble du processus d’évaluation de la sécurité de la structure ;

• le calcul ci-dessus est basé sur un spectre élastique à 5% d’am ortissem ent ; il est

possible d’affiner la valeur du déplacem ent lue sur le spectre en prenant en com pte un

am ortissem ent plus fort, com pte tenu de l’énergie dissipée dans les rotules plastiques. Dans

ce cas, la réponse spectrale (en term es d’accélérations ou en term es de déplacem ents) est

obtenue en m ultipliant la réponse spectrale obtenue sur le spectre à 5% d’am ortissem ent par

le coefficient (11):

( ) 55,05/10 ≥ξ+=η (3.6)

où : ξ est le coefficient d’am ortissem ent visqueux, exprim é en pourcentage.

L’am ortissem ent visqueux peut être évalué sur la base de l’énergie dissipée au cours d’un

cycle pseudo-statique provoquant les déform ations m axim ales atteintes au point de perform ance. A défaut, on peut prendre 8,0=η .

4.2.5.3.2 Com portem ent de la structure avec m açonnerie de rem plissage

Lors du m ouvem ent sism ique, trois phases de com portem ent d’un ensem ble poteaux /

poutres / rem plissage peuvent être observées :

1. après récupération des joints verticaux (phase courte au cours de laquelle seul le

portique se déform e), une phase quasi élastique dans laquelle l’essentiel des

efforts sism iques appliqués à un panneau encadré passe dans la m açonnerie ;

2. une phase de détérioration de la m açonnerie (blocs ou joints) au cours de

laquelle la résistance et la rigidité du rem plissage dim inuent et les efforts sont

progressivem ent transférés au portique l’encadrant ;

3. une phase ultim e au cours de laquelle une part nettem ent plus faible des efforts

est transm ise à la m açonnerie (qui résiste toujours un peu, notam m ent par

frottem ent le long des joints).

La rupture du panneau considéré intervient quand il y a rupture de l’élém ent le plus faible :

soit un poteau se rom pt par effort tranchant sous l’effet de la poussée de la bielle

diagonale du panneau de m açonnerie ; au delà, la bielle ne peut plus être équilibrée

et l’effort transm is par le panneau chute rapidem ent ;

soit le rem plissage atteint d’abord sa résistance ultim e et c’est ensuite le systèm e

poteaux / poutre qui finit par se rom pre suivant un des m odes envisagés au

§ 4.2.5.2.1.



La vérification du panneau se fait donc en deux points :

• au point A de la figure 4.2.1, le com portem ent étant alors purem ent élastique, la force

sism ique étant distribuée entre le portique et le rem plissage au prorata des raideurs et la

force m axim ale dans la m açonnerie étant Fe. Il y a lieu de lim iter cette force à une valeur

inférieure si la rupture d’un poteau par effort tranchant est obtenue avant Fe ; cette valeur

inférieure constitue alors la lim ite rem plaçant le point A. La vérification du poteau à l’effort

tranchant doit être faite pour une valeur m axim ale de Fe, qui peut être obtenue à partir de la

valeur nom inale m ajorée d’un coefficient de sur-résistance (1,25 par exem ple). Cependant,

si le joint supérieur est ferm é une partie de l’effort peut être reprise par la poutre. Cette

répartition sera alors à justifier. Si, pour le niveau sism ique considéré, tous les panneaux et

les autres élém ents de contreventem ent restent dans cet état élastique, la structure est

justifiée pour ce niveau de sollicitation.

Nota : si la m éthode du coefficient de com portem ent est utilisée, l’accélération lim ite pour l’ensem ble du systèm e est obtenue à partir de la force lim ite (résistante) correspondant au point A, m ultipliée par le coefficient de com portem ent.

• Au point C de la figure 2. La justification est alors faite vis-à-vis du déplacem ent cible.

Tous les panneaux et élém ents de contreventem ent doivent être en m esure de supporter les

déplacem ents cibles (incluant l’effet de la torsion) pour que la structure soit considérée apte

à supporter le niveau sism ique considéré. Dans la réalité, il se peut que certains élém ents

aient dépassé le point B de la figure 4.2.1, alors que d’autres sont encore dans le dom aine

élastique. Une redistribution des efforts est alors nécessaire pour prendre en com pte

l’assouplissem ent de certains élém ents. Il y a lieu de prendre alors en com pte la m odification

du centre de torsion dans le raisonnem ent. Il y a lieu d’itérer jusqu’à ce qu’un équilibre

raisonnable soit trouvé. Il convient aussi de considérer com m e valeur lim ite du déplacem ent

soit la valeur du ultim e pour la m açonnerie, soit celui qui provoque la rupture du portique.

Dans le cas où la rupture intervient dans une poutre, il peut être possible d’augm enter

encore le déplacem ent im posé, si cela ne conduit pas à un effondrem ent.



4.3 Bâtim ents contreventés par des m urs en béton arm é

4.3.1 M éthodes de conception

Les recherches sur les m urs en béton arm é sont lim itées. Deux approches de conception

existent :

a) La m éthode des m urs ductiles, qui nécessite d’avoir organisé des rotules plastiques

en pied de m ur(12). Ceci étant peu probable dans un bâtim ent existant, cette

m éthode a peu de chance de pouvoir être m ise en œ uvre.

b) La m éthode développée dans les PS 92, qui dem ande de vérifier que le m ur en

béton arm é possède la m êm e déform abilité et la m êm e énergie de déform ation que

le m ur élastique associé. Cette double règle étant trop défavorable pour les

structures souples, seule l’équivalence des déplacem ents est m aintenue dans ce

cas. Il est égalem ent possible de s’abstraire de l’équivalence énergétique, sous

réserve d’augm enter le déplacem ent cible, par rapport au calcul élastique.

Le paragraphe 4.3.3 donne des indications pour les vérifications des sections des m urs.

4.3.2 M odélisation

Com pte tenu de la raideur de ces structures, un calcul en supposant un encastrem ent au

niveau du sol conduit en général à des résultats trop pessim istes.

On a donc intérêt à tenir com pte de l’Interaction Sol Structure.

Cela exclut alors le recours à la m éthode d’analyse sim plifiée.

4.3.3 Vérification des m urs en béton arm é

Pour le calcul des effets des actions, on applique la m éthode du coefficient de

com portem ent.

La vérification des voiles au m om ent fléchissant est faite com m e pour les poteaux, en

prenant en com pte la résistance réelle des arm atures.

La justification de résistance au cisaillem ent doit être effectuée avec les m éthodes

spécifiques prévues par les norm es parasism iques (soit PS92, soit EC8 parties 1 ou 3).

Néanm oins, celles proposées par les PS 92 sont appropriées, puisque cohérentes avec

l’approche structurale. En revanche, les expérim entations récentes ont m ontré qu’il existe

une m arge assez im portante (généralem ent de l’ordre de 2) entre la résistance calculée par

les PS92 et la résistance m axim ale observée. Ceci justifierait de réévaluer à la hausse la

résistance obtenue par les PS92, sous réserve de rester éloigné de la distorsion ultim e

voisine de 0,5. A m inim a, il est souhaitable de supprim er les coefficients de sécurité partiels

introduits dans les PS92 pour la vérification à l’effort tranchant.



Dans les règles, ces coefficients sont introduits de façon inhom ogène, notam m ent en

n’intervenant pas sur φtj. En pratique, ils ne portent que sur τ2 et la vérification au glissem ent et sont égaux à 1,5. Un coefficient γb est ainsi introduit dans les form ules concernées. En le prenant égal à 1,5, les coefficients de sécurité partiels sont neutralisés, ce qui perm et de

rapprocher le résultat des form ules du résultat expérim ental des essais, en restant toutefois

à certaine distance de la rupture.

4.4 Bâtim ents contreventés par des m urs en m açonnerie porteuse chaînée

4.4.1 Objet

L’objet du présent paragraphe est de proposer une dém arche sim plifiée perm ettant une

évaluation rapide de la capacité résistante d’un bâtim ent en m açonnerie chaînée porteuse.

Les conditions de sol et l’action sism ique sont supposées connues.

Il faut insister sur la diversité des m urs en m açonnerie.

Les conditions de vérification ne peuvent donc être définies com pte tenu de cette diversité.

Un retour aux DTU et à la pratique suivant les règles de l’art est incontournable. Certains

critères de vérification sont donnés dans d’autres chapitres du présent rapport, et dans les

règles PS 92.

L’Eurocode 8 partie 1-3 définit aussi des critères de calcul avant et après renforcem ent.

La présente approche a été voulue plus pratique que celle de l’EC8. Sa dém arche peut être

interprétée com m e celle à effectuer en am ont de l’EC8. Elle est largem ent inspirée de - et

basée sur - l’étude du cas présenté en annexe.

Sont à envisager dans l’ordre :

1. L’exam en des points sensibles de la structure et l’évaluation rapide de leurs

capacités en vue de déterm iner la partie fixe du coût du renforcem ent (partie

conditionnée par l’ouverture des divers chantiers, indépendante du niveau de

renforcem ent recherché).

2. M éthode d’évaluation de la capacité une fois le confortem ent précédent effectué.

3. M éthode d’évaluation de la capacité après renforcem ent en vue d’établir la

relation « surcoût - niveau de renforcem ent ».



4.4.2 - Reconnaissance des points faibles du bâtim ent et confortem ents prélim inaires

4.4.2.1. Repérage des élém ents résistants

La typologie des bâtim ents à usage logem ents collectifs sem ble souffrir d’une « pathologie

génétique » : la construction com porte en général une direction de contreventem ent

« convenable » avec des m urs sans trém ies régulièrem ent espacés (appelée direction

principale dans ce texte), et une direction de contreventem ent, faible ou aléatoire, com posés

de m urs percés de portes ou de cages d’escaliers, etc. (appelée direction secondaire).

La prem ière tâche consiste à reconnaître ces élém ents résistants à partir des plans ou de la

construction elle-m êm e.

Les voiles font appel à la résistance des fondations, élém ents essentiels à leur stabilité

(fonction longrine de redressem ent des m om ents), qui doivent faire l’objet d’une

reconnaissance en parallèle.

Les planchers peuvent aussi jouer un rôle clé dans la résistance au séism e de l’ouvrage. Le

repérage du schém a de « descente des charges horizontales » du bâtim ent est aussi un

élém ent-clé de l’évaluation de sa capacité. Les singularités de cette descente de charges

pourraient aussi entraîner une lim itation im portante de la capacité de résistance du bâtim ent.

Enfin le com portem ent des ossatures en béton arm é avec rem plissage en m açonnerie est

très différent de celui des m urs en m açonnerie chaînée. Une reconnaissance au préalable

doit confirm er la catégorie dans laquelle l’ouvrage se trouve.

4.4.2.2. Exam en des points faibles des élém ents résistants et leur confortem ent au préalable

Les faiblesses « génétiques » des élém ents résistants, listées d’une façon non exhaustive ci-

après, peuvent lim iter la capacité résistante de l’ouvrage à une valeur m arginale.

Des m esures de renforcem ent pour palier à ces faiblesses sem blent obligatoires avant de

procéder à toute évaluation de la capacité de l’ouvrage. Ces m esures déterm inent en

quelque sorte la partie fixe du coût de renforcem ent et renseignent très tôt le M aître

d’ouvrage sur le niveau de prix m inim um du confortem ent.

Les reconnaissances à engager devront se concentrer autour des axes suivants. Elles

peuvent être accom pagnées d’un calcul d’approche très sim ple tel que celui présenté en

annexe.

Dans la direction secondaire, la résistance des voiles est conditionnée par celle des linteaux,

ou des chaînages verticaux de bordures de portes (dans un com portem ent du type

« trum eaux jum elés ou attelés par les linteaux »).

Il est rare que, dans un bâtim ent conçu de façon non-parasism ique, l’une ou l’autre de ces

résistances soit significative. Des dispositions de confortem ent suivant l’un ou l’autre des

com portem ents précédents doivent donc être envisagées d’office.



• Dans le sens principal, la résistance au cisaillem ent des chaînages surtout

verticaux, sem ble conditionner sévèrem ent la résistance de l’ouvrage. Un confortem ent

d’office des pieds et têtes des chaînages verticaux existants sem ble aussi constituer

une condition préalable à toute évaluation de la capacité de la construction.

• Enfin, dans les deux directions, la typologie des fondations des voiles de

contreventem ent doit être exam inée très tôt et en cas de faiblesse de form e, un

confortem ent destiné à en am éliorer la conception envisagée et chiffrée.

• Le type de planchers et surtout le m ode de liaison des planchers avec les

chaînages horizontaux et verticaux peut aussi être un facteur de lim itation très sévère

de la résistance de l’ouvrage.

Ce n’est qu’à l’issue des exam ens exigés ci-dessus, et les confortem ents très probables

correspondants, au préalable, qu’on sera en m esure de parler d’approche et d’évaluation de

la résistance du bâtim ent.

Cette approche nécessite la reconnaissance des caractéristiques m écaniques de la

m açonnerie.

Il s’agit notam m ent de la résistance de la m açonnerie et du joint en com pressions

m ultidirectionnelles et en « cisaillem ent-frottem ent ».

Ces facteurs dépendent de la typologie de la m açonnerie utilisée. Les DTU et les

recom m andations du CSTB peuvent être utilisés en 1ère approche. Les règles PS 92

donnent aussi quelques valeurs utiles.

La loi de com portem ent de la m açonnerie peut être inspirée des recom m andations du

chapitre 4.2.9.1.2. du présent rapport. A défaut de justification appropriée, l’excursion au-

delà de la lim ite de glissem ent de la m açonnerie n’est pas autorisée puisque conduisant

rapidem ent à la rupture par cisaillem ent des chaînages verticaux.

Ce fait n’apparaît pas dans les essais à cause de la souplesse des barres verticales utilisées

pour sim uler la traction des chaînages.

Par ailleurs la « décharge » » avant glissem ent (passage du point A au point B) sem ble être

due au type d’essai envisagé en déform ations contrôlées. Dans une approche de type

« poussée-progressive » cette décharge traduit la rupture pour les élém ents fragiles.

A défaut d’indication plus précise, la loi de com portem ent utilisée peut être inspirée de celle

définie en 4.4.3.



4.4.3. – M éthodes d’analyse

Suivant les m éthodes générales exposés pour les bâtim ents à m urs en béton ou par

approche m anuelle cohérente :

• Sim ple analyse statique conservative.

• M éthode « coefficient de com portem ent » avec q=1.5

• M éthode « push-over » avec une loi de com portem ent inspirée des indications

ci-dessous et des vérifications sim ples et conservatives en ce qui concerne la

résistance des chaînages au cisaillem ent, ou utilisation très prudente des

recom m andations de l’EC8-1-3.

Figure 4.3.1 : Loi de com portem ent « cisaillem ent distorsion » pour la m açonnerie chaînée

τe, de et du sont donnés par les aciers des chaînages verticaux.

Au préalable, il sera procédé à la vérification de non-glissem ent suivant les indications de PS

92 ou du paragraphe 2.3.2.2.2.

Pour d > di, la valeur « du » peut être im posée par la résistance à la com pression de la bielle

de m açonnerie vérifiée suivant les indications de 2.3.2.2.2. en évaluant la section de bielle

conform ém ent aux prescriptions des règles PS 92.

Cis

aille

men

t en

MPa

0 di df de du d Distorsion

τe

τf Légende : G=1000 MPa

M Paf 1=τ

di= 0,1% df= 0,2%



4.4.5. - M éthodes de renforcem ent

Le renforcem ent sera envisagé selon les techniques signalées dans le présent rapport

(chapitre 5) et notam m ent les variantes suivantes :

• Utilisation de précontrainte extérieure com m e chaînage actif.

• Utilisation de tissus de fibre pour le confortem ent des m açonneries en flexion

hors plan.

• Utilisation de jackets m étalliques, autant que possible, pour le confortem ent et

le confinem ent des zones critiques (extrém ités de chaînages, etc.).

4.5 Autres vérifications pour les élém ents en béton arm é

4.5.1 Généralités

Il s’agit des vérifications nécessaires à la dém onstration que l’ouvrage n’atteint pas

l’effondrem ent. Les critères utilisés sont basés sur l’état actuel des connaissances établi sur

des séries d’expérim entations, com m e indiqué au § 4.1.2.

De façon générale, les procédures de vérification données par les norm es structurelles

qu’elles soient françaises (BAEL, CM , PS92… ), européennes (Eurocodes) ou autres,

contiennent des coefficients de sécurité explicites ou im plicites qu’il n’est pas nécessaire de

conserver dans le cadre d’une réévaluation. En effet, la réévaluation doit perm ettre de m ettre

en évidence des m arges de sécurité par rapport à un séism e de référence ou des états

successifs de la structure en relation avec des niveaux sism iques. C’est l’analyse de la

sécurité de l’ouvrage qui doit définir sur cette base les états acceptables pour la structure

existante ou les objectifs de sûreté à atteindre lors d’un renforcem ent. Une évaluation sans

coefficient de sécurité perm et de déterm iner la séquence des scénarii de rupture et de

m aîtriser ainsi m ieux les phénom ènes à éviter, surtout lorsqu’il s’agit de ruptures fragiles.

Cependant, les coefficients de sécurité ne sont pas connus avec précision, car les form ules

utilisées dans les différentes norm es résultent de l’interprétation de résultats expérim entaux

souvent dispersés et ils sont rarem ent de nature probabiliste. Aussi, les form ules expurgées

de conservatism e excessif contiennent encore souvent des coefficients qui pourraient être

qualifiés de « prudence »(13).

A l’heure actuelle, deux approches ont été particulièrem ent investiguées :

− Les m éthodes de vérification du code m odèle CEB-FIP 1990, alim entées par les

nom breuses publications de cette association internationale. Ces m éthodes sont à la

base des vérifications de l’Eurocode 2 et de l’Eurocode 8. Il est parfois possible

d’extrapoler les form ules proposées pour en extraire les conservatism es.

− Les m éthodes de vérification élaborées par l’Ecole néo-zélandaise autour de Paulay

et Priestley. Priestley notam m ent a développé des m éthodes de vérification pour les

ponts de Californie, souvent applicables au cas des ossatures de bâtim ents.



Des form ules de vérification sont proposées ci-après, basées sur l’une ou l’autre approche.

Elles perm ettent de com pléter les form ules données au § 4.2.5.2, basées sur l’Eurocode 8. Pour une application com plète, il peut être nécessaire de se référer aux docum ents d’origine,

donnés dans la bibliographie.

4.5.2 Vérification des poteaux à la flexion com posée et loi de com portem ent

Les vérifications d’un poteau (ou d’une poutre) vis-à-vis du m om ent com posé ressortent de

m éthodes bien connues données dans le BAEL ou l’Eurocode 2. D’une part, les coefficients

partiels peuvent être réduits, d’autre part, il n’est pas utile d’utiliser les pivots. La sécurité

globale des sections vis-à-vis de la flexion com posée est bien connue et il n’y a donc pas de

conservatism e caché dans les form ules usuelles, qui peuvent être utilisées avec les

m odifications ci-dessus.

En toute rigueur, pour ce qui concerne la loi de com portem ent, utilisable pour le push-over

ou des calculs non linéaires, il y aurait lieu de prendre en com pte l’effet de sur-rigidité en

traction bien décrit dans les docum ents CEB.

4.5.3 Rotation et confinem ent des rotules plastiques

Le code m odèle CEB-FIP1990 donne les form ules scientifiques perm ettant de calculer la

rotation plastique par intégration le long de la zone plastifiée, en fonction de l’état de

déform ation de l’acier et du béton. Les m odifications qui peuvent être apportées à ces

form ules consistent à retirer les sécurités contenues dans ces form ules, par exem ple la

résistance réelle de l’acier en fonction des déform ations atteintes, au lieu de la lim ite

élastique.

Priestley propose égalem ent une approche pour le calcul de la rotation lim ite des rotules

plastiques.

Le confinem ent du béton par effet triaxial dû à la présence d’aciers transversaux engendre

une am élioration du com portem ent du béton en com pression, par augm entation de la

résistance ultim e et allongem ent du palier plastique. Là encore, le code m odèle CEB-FIP

propose des form ules perm ettant d’apprécier ces deux effets de façon assez fine. Il est à

noter que cette approche est reprise dans son principe par l’Eurocode 8.



Form ule approchée donnant la rotation plastique adm issible :

( )∫ ξε−ε

σ−

−δ

=θ pll

0 sy2sy

1srpl d

f1

xd

avec :

ξ : abscisse le long de l’axe neutre lpl : longueur de la rotule plastique, le long de laquelle la déform ation de

l’acier tendu est supérieur à la lim ite d’élasticité

δ: coefficient prenant en com pte l’écrouissage = 0,8 x : profondeur de l’axe neutre, qui peut être supposée constante le long de la rotule

plastique

εsy : déform ation de l’acier solidaire du béton quand la contrainte lim ite de traction du béton est atteinte

σsr1 : contrainte de l’acier tendu associée à εsy εs2 : déform ation de l’acier en section fissurée

Le code m odèle FIP CEB donne égalem ent une abaque de rotation lim ite en fonction de la

profondeur de l’axe neutre, m ais avec des déform ations lim ites usuelles.

4.5.4 Vérification effort tranchant

Pour les vérifications d’effort tranchant, il y a lieu de rem ettre en cause les dispositions du

BAEL par exem ple, selon lesquelles la contribution du béton est négligée dans les reprises

de bétonnage com prim ées. En effet, cette hypothèse très défavorable ne correspond pas

aux résultats expérim entaux.

Deux approches peuvent être proposées :

• La m éthode de vérification donnée par Priestley ;

• La m éthode de vérification de l’Eurocode 2, issue du code m odèle CEB-FIP, m odifiée

pour tenir com pte de la situation sism ique.

Note : Les vérifications à l’effort tranchant requises par l’Eurocode 8 partie 1 pour les poteaux et les poutres sont celles de l’Eurocode 2.



La m éthode donnée par Priestley perm et de vérifier l’effort tranchant dans les rotules

plastiques, com pte tenu de l’appel à ductilité :

Pscn VVVV ++=

ecc A'fkV =

s

gcot'DfAV

yVs

θ=

α= tgPVP

avec: k donné par la figure 7.12 de Priestley en fonction de la ductilité à la courbure µφ; en

dehors des rotules plastiques, µφ vaut 1 et k = 0,29 ; Ae section d’effort tranchant = 0,8 A ;

D’ bras de levier

θ Inclinaison de la bielle, 30° en général (nota : La valeur de 30° pour l’inclinaison des bielles peut être prise pour les poteaux com prim és. Dans le cas des poutres non

précontraintes, la valeur classique de 45° paraît plus prudente)

α angle de frottem ent s espacem ent des arm atures transversales

La form ule peut être utilisée dans le cas de la traction avec P < 0.

4.5.5 Longueurs d’ancrage

Les form ules développées par le CEB prennent en com pte la plupart des phénom ènes et perm ettent une analyse assez fine des longueurs d’ancrage nécessaires en fonction des différents param ètres qui interviennent.

Ces form ules sont reprises par l’Eurocode 2 et il n’y a donc pas d’écart de m éthode

im portant entre l’EC2 et l’EC8 d’une part et une approche fine proposée par le CEB d’autre

part. Cependant, les form ules CEB contiennent des conservatism es qui ne sont pas

explicités. La form ule du CEB rappelée ci-après :

y

ss54321net,sf

llσ

ααααα=

peut être appliquée (se reporter au docum ent CEB pour l’explication des différents term es),

avec les m odifications suivantes, visant à annuler les conservatism es :

fb peut être évaluée à partir de la contrainte de traction fctk,m in sans coefficient de

sécurité partiel. Alternativem ent, la résistance m axim ale au glissem ent basée sur

des résultats expérim entaux peut être utilisée, sous réserve de prise en com pte

de l’effet de cyclage et de la com patibilité des déform ations.

ftj peut être évalué à t = ∞ en prenant fc = 1,5 fc28 (Priestley), par la form ule du BAEL ou 0,25 fc2/3 (M Pa).

fy n’intervient pas dans la valeur de ls (sauf par le biais de α4), la barre peut être tendue à sa contrainte résistante.

Une valeur de α4 supérieure à 1 peut être utilisée si la section de couture est inférieure à 0,25 A.



4.5.6 Longueurs de recouvrem ent

Pour ce qui concerne la longueur de recouvrem ent entre 2 barres, il paraît établi qu’elle n’est

pas nettem ent plus im portante que la longueur d’ancrage. Certains résultats expérim entaux

indiquent que les deux longueurs sont égales. Cependant, par prudence, il est proposé de

prendre lr = 1,2 ls :

A

Af

10

)m m(12

/f

Af

fAK811

e15,012,1l cal

b

tj

sy

1"7,0

y

ytt

1"7,0

m ines

γ

φ

−

γφ

−

−

φ−γ=

≤≤≤≤

∑

44 344 21444 3444 21

L’enrobage d’une barre doit être égal ou supérieur à son diam ètre.

En situation sism ique, γs et γb peuvent être pris égaux à 1 et 1,15 respectivem ent. γe est un coefficient de sécurité couvrant l’influence des cycles alternés sur

l’adhérence. Il peut être pris égal à 1,2 en zone courante et 1,35 en zone

critique.

em in est l’enrobage du paquet form é par les deux barres vis-à-vis des parem ents et

des paquets voisins.

Acal/A traduit l’influence de la surabondance de section d’acier par rapport à la section

d’acier calculée à la lim ite d’élasticité.

K = 0,1 si la barre est ancrée dans l’angle d’un cadre ou dans le fond d’une épingle,

0,2 si la barre est dans le fond d’un étrier, 0,15 dans l’angle d’un cadre en

deuxièm e lit , 0,05 sinon.

S’il s’agit de recouvrem ents dans les rotules plastiques pour lesquelles le m om ent

ultim e est calculé avec la valeur résistante de l’acier, il faut rem placer fy par fm ax.

fyt peut être rem placé par ft,m ax.

Si le recouvrem ent n’est pas dans une rotule plastique, γe peut être pris égal à 1. ftj peut être évalué à t = ∞ en prenant fc = 1,5 fc28 (Priestley), par la form ule du BAEL

ou 0,25 fc2/3 (M Pa).

Pour une longueur de recouvrem ent donnée, la form ule inversée perm et de rem onter à la

force de recouvrem ent capable.

Une autre approche possible est celle proposée par Priestley.



4.5.7 Flam bem ent des arm atures com prim ées

Cette vérification est à faire dans les poteaux, où elle est cruciale pour la stabilité de la

structure. En l’attente de résultats expérim entaux à découvrir dans la bibliographie,

l’approche suivante peut être utilisée : la rotation des arm atures longitudinales est supposée

nulle au droit des arm atures transversales (lesquelles doivent être suffisam m ent ancrées

pour ne pas s’ouvrir). Le diam ètre des arm atures longitudinales et l’espacem ent des

arm atures transversales sont alors liés par la relation donnant la force critique de

flam bem ent de l'arm ature longitudinale :

( ) ( )2t

4bLs

2

2t

s2

crs

2bL

s4

64/dE

s4

IEF

4

d π×π=

×π=≤σ

π

soit :

s

sbLt

Ed393,0s

σ≤

Avec σs = 400 M Pa, cette relation s’écrit :

bLt d79,8s ≤

Cependant, cette form ule qui néglige l’effet favorable du béton d’enrobage peut donner des

résultats plus conservatifs que les form ules usuelles des norm es, auquel cas il y aurait lieu

de s’en tenir à celles-ci.



RENVOIS

1- Voir EN 1998-3, § 2.1

2 - Voir EN 1998-1, § 4.3.3.4.2 et annexe B

3 - Voir EN 1998-1, § 4.2.3

4 – Par exem ple, celle donnée dans l’EN 1998-1, § 4.3.3.2.4

5 – Cela est obligatoire dans la m éthode par coefficient de com portem ent. Il est alors adm is

de prendre 50% de l’inertie hom ogène.

6 – EN 1998-1, § 4.3.3.2.2 (3)

7 – EN 1998-3 § A.3.1.1.

8 – cf. EN 1998-3, § 3.5. CFKL1 = 1,35 pour un niveau de connaissances lim ité, CFKL2 =

1,20 pour un niveau norm al et CFKL3 = 1,00 pour un niveau étendu.

9 – La m éthode proposée ici pour le calcul de la résistance à l’effort tranchant de la rotule

plastique est celle de l’EN 1998-3, § A-3.2.1.

10 – Ceci n’est valable que pour contrôler une éventuelle rupture par effort tranchant avant

plastification en flexion.

11 – EN 1998-1, § 3.2.2.2

12 – EN 1998-1, chapitre 5

13 – La réévaluation sism ique des structures étant un art récent, la littérature donne des

form ules de vérification qui peuvent dans certains cas se révéler contradictoires (résultats

peu concordants), ce qui m ontre la nécessité de continuer l’expérim entation dans ce

dom aine.

M éthodes de renforcement et adaptation aux types de bâtiments visés


CHAPITRE 5 M éthodes de renforcem ent et

adaptation aux types de bâtim ents visés



5 M ETHO DES DE RENFORCEM ENT ET ADAPTATION AUX TYPES DE BATIM ENTS VISES

5.1 Description des M éthodes envisageables

5.1.1 Contexte et objectifs

5.1.1.1 Contexte

On peut envisager un certain nom bre de situations dans lesquelles le renforcem ent du bâti

existant doit être considéré com m e une priorité. C’est sem ble-t-il à cette condition qu’il

connaîtra un réel développem ent. Le souci d’am éliorer le niveau de sécurité du bâti existant

est loin d’être anecdotique. Tout d’abord, le risque sism ique est bien réel en France. Ensuite,

nous assistons à une tendance de l’opinion publique à tenir pour responsable des

conséquences de catastrophes naturelles les responsables politiques ou civils qui

n’appliquent pas avec assez de rigueur le fam eux principe de précaution.

Parm i les raisons qui pourraient concourir à la décision d’un m aître d’ouvrage ou d’une

collectivité publique de renforcer tout ou partie d’un parc im m obilier, exam inons trois

situations possibles. Tout d’abord, et ce n’est pas à souhaiter, un séism e im portant peut être

le catalyseur de décisions visant à renforcer globalem ent le bâti en zone sism ique.

L’influence de l’opinion publique est souvent décisive dans ce genre de situation.

Néanm oins, en plus des traum atism es qu’une telle catastrophe causerait, il faut rester

conscient qu’un renforcem ent rationnel et efficace du bâti ne peut se faire sous la pression

de circonstances tragiques ni dans la précipitation. Tant la com plexité des travaux que

l’évaluation des besoins nécessitent des décisions réfléchies. Une autre possibilité serait

l’édiction d’une réglem entation im posant un certain niveau de sécurité vis-à-vis du séism e à

tous les bâtim ents d’une certaine zone (la zone de sism icité forte par exem ple). Les

im plications financières d’une telle décision peuvent néanm oins être un frein. Enfin, une

prise de conscience du risque que présentent ces bâtim ents pourrait am ener les sociétés

assurances à exiger pour les bâtim ents qu’elles prennent en charge, un objectif de stabilité

ou m êm e une lim itation des dégradations. Cette exigence est envisageable par exem ple

sous form e d’augm entation des cotisations ou de lim itation de la prise en charge des dégâts

pour les bâtim ents qui s’avèreraient trop vulnérables.



5.1.1.2 Type d’intervention

Com m e l’ont m ontré les chapitres précédents, il est probable qu’une grande partie du parc

de logem ents existants m érite d’être renforcé parce qu’il n’offre pas un niveau de sécurité

satisfaisant. Tant l’étendue du parc concerné que des raisons de préservation du patrim oine

ou de com pétitivité de la réhabilitation face à la construction neuve pèsent en faveur d’un

renforcem ent rationnel du bâti. Celui-ci peut être envisagé à trois niveaux : le renforcem ent

isolé d’un bâtim ent particulier, le renforcem ent d’un groupe de bâtim ents (quartier, parc

im m obilier privé) ou un niveau global. L’approche typologique de la nécessité de

renforcem ent présentée dans le chapitre précédent est particulièrem ent adaptée au deux

derniers cas, m ais elle peut être utilisée judicieusem ent au stade de l’étude de faisabilité et

de l’avant projet dans le prem ier cas.

Étant donné le coût des travaux de renforcem ent et les nuisances qu’ils peuvent

occasionner, le type d’intervention est déterm inant dans le choix d’une technique de

renforcem ent. Ainsi le renforcem ent d’un parc de logem ent dans son ensem ble ne peut être

souvent envisagé qu’en site occupé, tant le coût et les problèm es logistiques d’une

évacuation globale seraient élevés. On adoptera donc préférentiellem ent des techniques

légères ou pouvant être opérées ponctuellem ent et échelonnées dans le tem ps. D’un autre

coté, les techniques m odifiant profondém ent l’aspect extérieur d’un bâtim ent ou son

am énagem ent intérieur ne conviennent pas aux bâtim ents tom bant sous le coup de m esures

de protection architecturale. Enfin certaines techniques peuvent être plus avantageuses pour

les grandes opérations alors que d’autres le sont pour des interventions ponctuelles.

5.1.1.3 Budget et délais

Deux données essentielles pour définir une stratégie de renforcem ent sont le budget et les

délais dans lesquelles les travaux doivent être effectués. Le budget que le m aître d’ouvrage

est prêt à accorder au projet dépend entre autre de l’im portance qu’il attache à renforcer son

parc (que cela lui soit im posé légalem ent ou non) et à la valeur des bâtim ents. Ainsi, si le

délabrem ent des bâtim ents est évident ou si leur résistance statique est trop faible, la

solution consistant à détruire l’existant et à reconstruire aux norm es sism iques peut

s’im poser. Il est dès lors inutile de chercher à renforcer. A l’inverse, l’am élioration de la

capacité à résister au séism e d’un bâtim ent rem arquable ou situé dans un site où la

construction neuve est très strictem ent contrôlée peut ajouter considérablem ent à la valeur

de l’im m euble. Le renforcem ent peut être alors vu com m e un investissem ent rentable. Enfin,

il est peu probable qu’un m aître d’ouvrage accepte des travaux dont le prix ne serait pas en

rapport avec la valeur im m obilière de son bien.

S’il est vrai que le renforcem ent parasism ique est coûteux, il peut néanm oins être

avantageux face à une reconstruction à neuf et ce pour un niveau de perform ance

com parable. Par exem ple, le cas de l’université de Berkeley cité par la FIM A [1] (Federal

Insurance and M itigation Agency) est instructif. Un bâtim ent en béton arm é de 2300m ² sur

trois niveaux, construit en 1960, a été évalué en 1973 selon les norm es parasism iques

am éricaines de 1958, et il s’est avéré qu’il ne satisfaisait en fait à ces exigences qu’à hauteur

de 10% . Ce bâtim ent a été renforcé en 1975 par l’ajout d’élém ents de contreventem ent

extérieurs et intérieurs, selon les règles UBC de 1975.



Le coût du renforcem ent s’élevait en 1976 à 131$/m ² soit 20% du coût de la reconstruction à

neuf du m êm e bâtim ent selon les règles en vigueur (1670$/m ²). Lors du séism e de 1978, il

n’a subit que des dom m ages m ineurs, n’affectant pas l’intégrité structurelle. Par contre le

coût du séism e pour le reste du cam pus, qui n’avait pas été renforcé, s’est élevé à 3.8 m illion

$ à l’époque, soit 13 fois le prix du renforcem ent du bâtim ent seul. Lorsque les objectifs de

sécurité sont précisém ent définis, une étude économ ique soignée peut m ontrer un avantage

significatif du renforcem ent sur la reconstruction à neuf.

L’autre facteur à considérer tient au délai. On peut choisir par exem ple des travaux lourds

dans un tem ps relativem ent lim ité avec libération de tous les appartem ents ; le renforcem ent

sism ique sera alors probablem ent effectué au sein d’une opération plus vaste de

réhabilitation (passage des réseaux, rénovation, réaffectation des espaces). Dans ce cas ce

n’est pas tant les nuisances ni le coût des travaux que leur rapidité qui sera déterm inante

(pour optim iser la perte d’exploitation par rapport à la plus value apportée par les travaux).

Inversem ent, un autre m aître d’ouvrage pourrait souhaiter m inim iser les pertes d’exploitation

en continuant d’occuper son bâtim ent. Les travaux devraient donc se faire en site occupé et

par conséquent m oins rapidem ent ; en contrepartie, ces travaux pourraient être échelonnés

dans le tem ps. Dans le m êm e ordre d’idée, il est possible de fixer un échéancier à plus ou

m oins long term e pour atteindre un niveau de sécurité donné. Des travaux progressifs

seraient envisagés par ordre de priorité et d’efficacité afin d’atteindre des objectifs

interm édiaires.

5.1.2 Objectifs techniques

5.1.2.1 Prélim inaires : lim iter les charges d’exploitation

Il existe deux approches pour dim inuer la vulnérabilité d’un bâtim ent au séism e : Augm enter

sa résistance au séism e, qui est l’approche classique, que nous développerons dans la

suite, et réduire les sollicitation sism iques. Cette dernière solution m érite que nous nous y

arrêtions quelque peu. S’il n’est pas possible de contrôler l’accélération du sol, il n’en est pas

de m êm e de l’accélération transm ise par le sol au bâtim ent. C’est de là qu’est née l’idée de

l’isolation parasism ique. Nous ne traiterons pas de cette technique qui consiste à isoler le

bâtim ent du sol sur lequel il repose par des appuis qui agissent com m e des filtres

d’accélération. Étant donné son coût et les perform ances techniques pointues qu’elle

requiert, cette technique est réservée à des cas très exceptionnels de bâtim ents

rem arquables situés dans des zones de forte sism icité. L’autre solution pour réduire les

sollicitations sism iques est de dim inuer la m asse du bâtim ent, puisque ces sollicitations sont

de nature dynam ique. Ces m esures sont d’abord applicables pour des projets de

réhabilitation où l’on envisage une réaffectation des bâtim ents. Par nature, ces m esures ne

sont envisageables qu’au cas par cas, m ais les principes m éritent d’être exam inés avant

d’entreprendre toute autre action de renforcem ent. En effet si l’on parvient à réduire le poids

du bâtim ent, il se peut que le renforcem ent ne se justifie plus ou qu’il soit pour le m oins

allégé.



La plus grande contribution à la m asse d’un bâtim ent vient généralem ent des planchers. On

peut parfois la réduire en dim inuant la charge d’exploitation (fin du stockage, condam nation

des com bles) et en allégeant la structure : suppression des cloisons lourdes ou allègem ent

des planchers non structuraux (n’ayant pas un rôle de diaphragm e prépondérant) par

exem ple. Néanm oins, dans bien des cas, les opérations de réhabilitation et de renforcem ent

ont tendance à alourdir la structure, ne serait-ce qu’à cause de l’ajout d’élém ents pour

am éliorer la résistance du bâtim ent. On veillera donc à privilégier les solutions légères

(bétons légers, structures m étalliques, com posites) qui lim iteront l’am pleur du renforcem ent

en lim itant les surcharges. Dans le cas contraire, on risque d’entrer dans un cercle vicieux et

de conclure à l’im possibilité de renforcer.

Une fois cette réflexion term inée, il se peut qu’un renforcem ent s’im pose. Cinq objectifs

techniques généraux perm ettent de classer les différentes m éthodes de renforcem ent.Nous

allons les présenter par ordre d’im portance décroissante.

5.1.2.2 Rendre le bâtim ent non fragile

En analyse des structures, on définit la fragilité com m e l’état d’un élém ent ou d’une structure

dont la rupture est soudaine avec une faible dissipation d’énergie. La fragilité d’un élém ent

en particulier tient soit à son m atériau constitutif, soit à sa conception. Certains m atériaux ont

un dom aine plastique im portant com m e l’acier alors que d’autre non, com m e le verre ou le

béton non arm é. En outre, si la conception d’un élém ent est telle qu’il est sollicité à un taux

proche de sa lim ite à la rupture, sa capacité à reprendre une surcharge (ou à se déform er)

sera faible. Enfin, certaines techniques d’assem blage des élém ents entre eux peuvent

rendre l’ensem ble fragile (déplacem ent des zones de plastification vers des sections faibles

par exem ple).

La fragilité est cause de ruine prém aturée et elle em pêche toute évacuation du bâtim ent

dans de bonnes conditions. Rendre le bâtim ent non fragile est donc une priorité.

5.1.2.3 Am éliorer la régularité du bâtim ent

Dans certains cas, la form e des bâtim ents ou la répartition des contreventem ents les rend

particulièrem ent vulnérables, ce qui est le cas des bâtim ents com portant des étages

transparents ou ayant une excentricité des m asses excessive. Avant d’envisager un

renforcem ent plus local, il faut essayer de réduire cette vulnérabilité d’ensem ble. Néanm oins

de telles actions m odifient considérablem ent l’am énagem ent intérieur et parfois m êm e

l’aspect extérieur, ce qui peut poser des difficultés. En revanche, une m eilleure répartition du

contreventem ent réduit la torsion ou répartit les efforts en dim inuant ainsi le taux de

sollicitation des élém ents de la structure et, par suite, la nécessité de les renforcer. Il est

donc des plus im portant d’exam iner soigneusem ent les possibilités d’am éliorer la régularité

des bâtim ents. Il faut néanm oins garder à l’esprit qu’il s’agit de travaux qui peuvent être

lourds et qui entraînent un nouveau chem inem ent des efforts. En conséquence, il est

nécessaire de recalculer la structure dans son ensem ble afin de vérifier que ces

m odifications n’entraînent pas de nouveaux désordres. En particulier, il est indispensable de

vérifier la capacité portante des fondations au droit des nouveaux contreventem ents.



5.1.2.4 Am éliorer la ductilité

La ductilité d’un élém ent caractérise sa capacité à supporter de grands déplacem ents. On

peut am éliorer la ductilité en flexion de certains élém ents sans pour autant augm enter leur

résistance. Par exem ple, en confinant un élém ent en béton avec un m atériau à haute lim ite

élastique (m êm e fragile), on lui perm et de résister à des déplacem ents très supérieurs à ce

qu’il pourrait supporter seul.

Ce type de renforcem ent local est surtout em ployé pour renforcer des poutres et des

poteaux. On cherche par là à renforcer les zones où se form ent les rotules plastiques. Il faut

être particulièrem ent prudent avec les dispositifs qui ont pour effet secondaire d’augm enter

la résistance et/ou la raideur de l’élém ent renforcé : il y a un risque de déplacer la rotule

plastique vers un endroit qui fragiliserait la structure, dans un poteau par exem ple. Il est là

encore nécessaire de vérifier le chem inem ent des efforts dans la structure toute entière

après renforcem ent.

L’am élioration de la ductilité perm et de justifier la tenue du bâtim ent au séism e, m êm e si on

n’a pas augm enté la résistance de la structure aux efforts.

5.1.2.5 Augm enter la résistance globale du bâtim ent

Le but est d’atteindre un niveau sism ique plus im portant. On y parvient en renforçant ou en

ajoutant des élém ents de contreventem ent. La raideur globale du bâtim ent s’en trouve alors

augm entée. En conséquence, pour un m êm e niveau de déform ation, la structure est capable

de reprendre un effort plus im portant. Il faut alors absolum ent vérifier que les diaphragm es

horizontaux et les fondations sont capables de reprendre ces efforts m ajorés. La m odification

du systèm e de contreventem ent entraîne une redistribution des efforts et nécessite par

conséquent un nouveau calcul de la structure, dans son état m odifié.

5.1.2.6 Augm enter la résistance locale

Lorsqu’on envisage un com portem ent ductile de la structure, il est indispensable de garantir

la position des rotules plastiques. M oyennant cette garantie afin de ne pas m ettre en péril la

stabilité du bâtim ent, il est possible d’envisager de grands déplacem ents.

En renforçant les zones où on ne souhaite pas voir se développer de rotules plastiques, on

force ces dernières à se form er à des endroits où elles ne seront pas préjudiciables à la

stabilité du bâtim ent. Cette dém arche est analogue à un affaiblissem ent local (com m e les

joints anti- fissuration dans les dalles en béton), m ais avec pour objectif de conserver ou

d’am éliorer le niveau de résistance globale.



5.1.3 Stratégies

Com pte tenu des différents facteurs évoqués ci-dessus, l’élaboration d’une stratégie de

renforcem ent perm et de définir l’action à entreprendre. Nous allons définir quatre stratégies

possibles. Le choix d’une stratégie par le m aître d’ouvrage est lié au contexte dans lequel il

entreprend un tel renforcem ent.

5.1.3.1 Renforcem ent m inim al

Quels que soient le contexte et les raisons qui ont m ené à la décision de renforcer, deux

objectifs sont à atteindre : rendre le bâtim ent non fragile et am éliorer la régularité du

bâtim ent. Il s’agit de prélim inaires à toute autre stratégie et on peut envisager des cas où on

se lim itera à ces objectifs. La difficulté tient au fait que le coût des interventions nécessaires

est peut être plus élevé. Par exem ple, le coût du renforcem ent des liaisons

planchers/poutres (renforcem ent anti-fragilité) est sans com paraison avec la sim ple

application de com posites sur les poteaux (augm entation de la ductilité). Ainsi la prem ière

étape dans le renforcem ent d’un bâtim ent est souvent la plus onéreuse. Pourtant, il serait

inutile de renforcer localem ent un poteau si les planchers supérieurs s’effondraient à cause

d’un défaut de liaison. Lors un séism e, on risquerait de voir le bâtim ent s’effondrer tout en

conservant le poteau renforcé intact. Cette stratégie, m êm e si elle est évidem m ent

irrationnelle, pourrait paraître tentante à quelqu’un qui souhaite réduire le coût du

renforcem ent à son m inim um . Elle est en totale contradiction avec le but recherché, à savoir

la sauvegarde des vies hum aines.

En plus des deux m esures ci-dessus, qui sont, rappelons-le, m inim ales, on peut envisager

un renforcem ent plus avancé pour augm enter la capacité globale du bâtim ent à supporter les

sollicitations sism iques.

5.1.3.2 Am élioration de la ductilité

Il s’agit de procurer au bâtim ent une plus grande déform abilité avant rupture, sans forcém ent

augm enter le niveau des efforts qu’il peut supporter. A l’aide d’un calcul de type push-over,

on peut s’affranchir des coefficients de com portem ent forfaitaires des règles parasism iques

pour calculer un coefficient de com portem ent réel tenant com pte de la non linéarité des

m atériaux et du chargem ent réel du bâtim ent. Cette m éthode a l’avantage de donner une

estim ation plus réaliste du niveau d’accélération sism ique que le bâtim ent est capable de

reprendre et de définir plus facilem ent un objectif quantitatif et contrôlable pour le

renforcem ent. Il va sans dire que cette m éthode d’analyse est particulièrem ent indiquée pour

la vérification des bâtim ents existants. Elle est d’ailleurs préconisée par les codes am éricains

traitant du renforcem ent parasism ique (retrofitting).

Afin de garantir la stabilité du bâtim ent sous de grandes déform ations, il est indispensable de

garantir la position des rotules plastiques dans les structures à portiques. A cette fin, les

renforcem ents du type « augm entation de la résistance locale » sont nécessaires.



5.1.3.3 Am élioration de la résistance des structures non ductiles

Dans le cas de bâtim ents peu ductiles, on peut envisager de renforcer la structure pour leur

perm ettre de résister à des efforts plus im portants, plutôt que de chercher à am éliorer leur

ductilité Dans ce but, il faut renforcer ou com pléter les contreventem ents existants, ce qui va

entraîner une augm entation de raideur et, en conséquence, des efforts élastiques repris.

Com m e il a déjà été dit, il faut s’assurer que les fondations et les diaphragm es sont capables

de transm ettre de tels efforts. Dans le cas contraire, il faudra les renforcer, ce qui

augm entera de façon très im portante le coût global du renforcem ent. Dans le cas de l’ajout

d’un contreventem ent, il faut prévoir sa continuité jusqu’au sol et une fondation adéquate.

Cette solution peut être adoptée pour des structures peu élancées contreventées par

des voiles.

5.1.3.4 Am élioration de la résistance des structures ductiles

Tout com m e dans la stratégie précédente, on cherche à renforcer ou com pléter les

contreventem ents existants, ce qui va entraîner une augm entation de raideur et, en

conséquence, des efforts élastiques repris. Par contre, on vise égalem ent à am éliorer la

ductilité de la structure et la résistance locale des élém ents. Il est ainsi possible de tenir

com pte de la ductilité de la structure dans le calcul de la résistance après renforcem ent. Il va

sans dire que ces m odifications affectent l’ensem ble du bâtim ent. Cette solution est

néanm oins nécessaire dans les cas les plus difficiles, notam m ent lorsque l’augm entation de

la ductilité est insuffisante à elle seule. Elle peut être envisagée com m e une étape

supplém entaire en cas d’insuffisance de la stratégie consistant à n’am éliorer que la ductilité

du bâtim ent.



5.1.3.5 Synthèses des stratégies

Le graphe ci contre illustre les différentes

stratégies envisageables. Une stratégie

est représentée par un chem in. Il faut

cum uler toutes les actions le long du

chem in pour définir la stratégie com plète.

La notion de suffisance perm et de

déterm iner le niveau de renforcem ent à

atteindre. Elle renvoie aux critères

donnés dans le sous-titre, « contexte et

objectifs ». Il serait réducteur de

com prendre le term e satisfaisant com m e

sim plem ent : « donnant un niveau de

sécurité satisfaisant ». Encore faut-il bien

com prendre par rapport à quel critère ce

niveau est satisfaisant : séism e

réglem entaire, budget, délai, objectif…

Figure 5.1.1 : Choix d’une stratégie de

renforcem ent

On notera toutefois l’im portance de la stratégie m inim ale qui est dans tous les cas m ise en

œ uvre, et com plétée le cas échéant. En outre, il ne faudrait pas voir l’élaboration d’une

stratégie com m e un processus linéaire. Les actions proposées ne sont pas des étapes

successives, m ais un recensem ent des types de renforcem ent à exam iner. Ainsi par

exem ple, si la stratégie m inim ale est insuffisante, on essaiera d’augm enter la ductilité, m ais

dans certains cas, il faudra prendre des m esures visant tous les objectifs à la fois.

Rem arquons enfin que dans cette synthèse, les stratégies ne sont pas classées par ordre de

coût ni de difficulté. L’ajout d’une m esure supplém entaire peut réduire le coût des m esures

précédentes, ce qui est avantageux dans l’optique d’une obligation de résultat. Il sem ble

donc pertinent d’essayer plusieurs stratégies plutôt que de se cantonner à la prem ière qui

donne des résultats satisfaisants.



5.2 Typologie des m éthodes de renforcem ent

5.2.1 Objectifs

Une description détaillée des différentes techniques envisagées dans cette étude est donnée

sous form e de fiches en annexe. On y trouve des indications sur la m ise en œ uvre, les

précautions, la difficulté de réalisation et l’im pact de ces interventions sur le bâtim ent. La

présente partie va présenter ces techniques sous form e synthétique afin de m ettre en

évidence certains objectifs et évaluer leurs perform ances respectives. Ces évaluations

restent néanm oins qualitatives car des données précises sur le coût et la perform ance des

différentes techniques nécessitent une connaissance détaillée d’un projet donné. Ici on

privilégie l’approche typologique qui a déjà été utilisée pour le classem ent des bâtim ents. Le

but est de croiser la typologie des bâtim ents et la liste des techniques afin de donner un

aperçu des différentes techniques envisageables pour un type de bâtim ent donné (et donc

un ensem ble de pathologies probable, puisque la typologie des bâtim ents a été établie dans

ce sens). Une évaluation qualitative du coût, de la difficulté et des éventuelles nuisances

pour le voisinage a été réalisée sur la base d’une recherche bibliographique et de

considérations de bon sens. On trouvera des exem ples plus précis dans le chapitre suivant.

Ces données supplém entaires devraient perm ettre de faire une présélection des techniques

à exam iner pour un type de bâtim ent donné en fonction des contraintes du projet (coût,

délais, conditions de site). Néanm oins, un choix basé uniquem ent sur cette synthèse est

déconseillé, car il risquerait de passer à côté de particularités du projet qui pourraient jouer

en faveur d’une technique à priori m oins com pétitive (taille du projet, contraintes locales,

offre du m arché, évolutions techniques).

5.2.2 Explicitation des sym boles

Par souci de lisibilité et de synthèse, un certain nom bre de sym boles ont été utilisés dont

voici l’explication.

Les colonnes technique et variante reprennent les appellations des fiches techniques

données en annexe. La colonne référence perm et de s’affranchir de la dénom ination

com plète dans les tableaux de résultats détaillés.

Toutes les indications données dans les colonnes type de bâtim ent concerné se rapportent

aux dénom inations de la typologie des bâtim ents (voir la typologie détaillée en annexe). Les

sigles M I1, M I2, etc.… se rapportent aux type de bâtim ents définis dans cette typologie et

dont on pourra retrouver la description dans les fiches bâtim ent en annexe.



Les colonnes objectifs font référence aux objectifs de renforcem ent tels que définis en 5.2.1

ci-dessus. Pour un objectif visé, et une technique de renforcem ent donnée, la cellule

correspondante indique l’efficacité de la technique en fonction de l’objectif recherché :

+++ : effet très favorable

++ : effet favorable

+ : effet positif m ais m oyen

0 : sans effet

- : effet défavorable

La colonne coût est basée sur une estim ation qualitative pour un projet courant prenant en

considération les élém ents suivants : coût du m atériau (prix, disponibilité, m ise en œ uvre),

coût de la m ain d’œ uvre (durée, qualification, effectif), et coût de l’interruption d’activité. D’où

la signification des sym boles :

* : M atériaux et m ain d’œ uvre bons m archés, sans im m obilisation générale du bâtim ent

** : M atériaux ou m ain d’œ uvre chers, pertes d’exploitation m odérées ou m atériau et m ain d’œ uvre bons m archés et perte d’exploitation significative

*** : M atériaux ou m ain d’œ uvre chers, pertes d’exploitation significatives

**** : M atériaux et m ain d’œ uvre très chers ou perte d’exploitation im portante, im m obilisation totale du bâtim ent)

La colonne difficulté tient com pte du niveau de qualification requis et des effets sur le

systèm e structurel du bâtim ent :

* : sim ple, pas d’im pact significatif

** : faible qualification, im pacts m ineurs, contrôle recom m andé

*** : entreprise qualifiée, contrôle nécessaire, im pacts non négligeables

**** : entreprise spécialisées, études spécifiques, contrôle indispensable, m odifications structurelles m ajeures

La colonne nuisances évalue l’im pact de la m ise en œ uvre de la technique en question sur le

voisinage du chantier (selon la taille du chantier et sa position (extérieur/intérieur) tels que le

bruit, les poussières, les vibrations et les circulations :

* : im pacts m ineurs, extérieurs au bâtim ent

** : im pacts locaux (une pièce) : bruit, poussières, circulations

*** : im pacts non négligeables sur une ou deux pièces, im m obilisations éventuelles

**** : im m obilisation de plus de deux pièces



5.2.3 Croisem ent de la typologie des bâtim ents et des techniques de renforcem ent

Le tableau ci-dessous fait référence aux types de bâtim ents de la typologie détaillée figurant

au chapitre 1.

technique variantes réf anti fragilité

régularité

ductilité

r ésistance

globale

résitance

locale

MI1

MI2

MI3

PB1

PB2

PB3

PB4

PB5

GB1

GB2

GB3

GB4

Coût

difficulté

nuisances

chem inées ssec1 + 0 0 0 0 * * * * * * * *

balcons ssec2 + 0 0 0 0 * * * * * * * * * * * ** ** *

façades préfabriquées ssec3 + 0 0 0 0 * * * * * ** ** *

portiques sans rem plissage cc11 0 0 +++ + + * * * ** * **

lam elles m étalliques cc12 0 0 +++ + + * * * ** ** **

portiques avec rem plissage cc13 0 0 +++ + + * * * *** ** ***

portiques sans rem plissage cc21 ++ 0 +++ + ++ * * * *** ** **

lam elles m étalliques cc22 ++ 0 +++ + ++ * * * *** ** **

portiques avec rem plissage cc23 ++ 0 +++ + ++ * * * *** ** ***

bandes croisées cc31 0 0 ++ 0 ++ * * * * * * * * * * * * *** ** **

tissus cc32 0 0 ++ 0 ++ * * * * * * * * * * * * *** ** **

nœ uds satisfaisants croi1 0 ++ +++ +++ 0 * * * ** ** *

avec renforcem ent des nœ uds croi2 0 ++ +++ +++ 0 * * * *** *** ***

A jout d’am ortisseurs sur cadres pour portiques am o1 +++ ++ +++ + 0 * * * *** * *

m açonnerie rem p1 0 +++ - ++ 0 * * * * ** **

voile béton rem p2 0 +++ - +++ 0 * * * ** *** **

m ur isolé sur fondations propres cont1 0 +++ - +++ 0 * * * * * * * * * * * *** *** **

m ur isolé sur longrine cont2 0 +++ - +++ 0 * * * * * * * * * * * *** *** **

m ur lié à la structure existante cont3 0 +++ - ++ 0 * * * * * * * * * * * ***********

élargissem ent périphérique fond1 0 0 0 ++ 0 * * * * * * * * * * * * ** ** **

chaînage fond2 0 0 0 +++ + * * * * * * * * * * * * *** *******

m icropieux fond3 0 0 0 ++ +++ * * * * * * * * * * * * ** *** *

reprise en sous œ uvre fond4 0 0 0 +++ 0 * * * * * * * * * * * * ******* ***

R enforcem ent des planchers avec précontrainte renf1 +++ 0 0 + ++ * * * * * ** **

plancher bois non chaîné dal1 +++ 0 0 0 +++ * * ******* ***

corps creux dal2 ++ 0 0 0 ++ * * * * ** ** **

plancher bois chaîné dal3 ++ 0 0 0 ++ * * *** ** ***

C hem isage des poteaux cadres chem 1 0 0 +++ 0 0 * * * ** ** **

cadres et arm atures longitudinaleschem 1 0 0 +++ +++ +++ * * * ** ** ***

cadres chem 2+++ 0 +++ 0 0 * * * *** ** ***

arm atures en U chem 2+++ 0 ++ ++ ++ * * * ** *** **

cadres et arm atures longitudinaleschem 2+++ 0 +++ +++ +++ * * * ** ** ***

arm atures horizontales chem 3 + 0 ++ 0 0 * * * * * * * * * * * * ** ** **

arm atures horizontales et verticalechem 3 ++ 0 ++ ++ ++ * * * * * * * * * * * * ** ** ***

m ur chargé sans linteau enc1 +++ 0 0 +++ 0 * * * * * * * * * ** *** **

linteau existant enc2 ++ 0 0 ++ 0 * * * * * * * * * ** ** **

m ur peu chargé sans linteau enc3 ++ 0 0 ++ 0 * * * * * * * * * * ** **

en ôtant la toiture hor1 +++ 0 0 0 0 * * **** ** ****

reprise en sous œ uvre hor2 ++ 0 0 0 0 * * * * *** *** ***

sous toiture hor3 ++ 0 0 0 0 * * ** ** **

béton extérieur vert1 +++ 0 0 0 0 * * * * *** *** *

béton intérieur vert2 ++ 0 0 0 0 * * * * ******* **

m étallique assem blé vert3 ++ 0 0 0 0 * * * * ** ** **

m étallique collé vert4 ++ 0 0 0 0 * * * * ** ** **

R éalisation d’un chaînage

horizontal

R éalisation de chaînages

verticaux

R éalisation d’une dalle

C hem isage des poutres

C hem isage des voiles

E ncadrem ent des ouvertures

C ontreventem ent par croix m étalliques

R em plissage d’un portique

A jout d’un m ur de

contreventem ent

R enforcem ent des fondations

objectif type de bâtim ent concerné

A pplication de com posite sur les m urs en m açonnerie

R enforcem ent de la structure

secondaire

A pplication de C om posite

sur les poteaux

A pplication de com posite sur

les poutres



Ce m êm e tableau de croisem ent est décliné ci-dessous selon les trois principaux types de

structure porteuse.

Bâtim ents à voiles

technique variantes anti fragilité

régularité

ductilité

résistance

globale

résitance

locale

Coût

difficulté

nuisances

chem inées + 0 0 0 0 * * *balcons + 0 0 0 0 ** ** *façades préfabriquées + 0 0 0 0 ** ** *bandes croisées 0 0 ++ 0 ++ *** ** **tissus 0 0 ++ 0 ++ *** ** **m ur isolé sur fondations propres 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur isolé sur longrine 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur lié à la structure existante 0 +++ - ++ 0 **** **** ***élargissem ent périphérique 0 0 0 ++ 0 ** ** **chaînage 0 0 0 +++ + *** *** ****m icropieux 0 0 0 ++ +++ ** *** *reprise en sous œ uvre 0 0 0 +++ 0 **** *** ***

Renforcem ent des planchersavec précontrainte +++ 0 0 + ++ * ** **plancher bois non chaîné +++ 0 0 0 +++ **** *** ***corps creux ++ 0 0 0 ++ ** ** **plancher bois chaîné ++ 0 0 0 ++ *** ** ***arm atures horizontales + 0 ++ 0 0 ** ** **arm atures horizontales et verticale ++ 0 ++ ++ ++ ** ** ***m ur chargé sans linteau +++ 0 0 +++ 0 ** *** **linteau existant ++ 0 0 ++ 0 ** ** **m ur peu chargé sans linteau ++ 0 0 ++ 0 * ** **en ôtant la toiture +++ 0 0 0 0 **** ** ****reprise en sous œ uvre ++ 0 0 0 0 *** *** ***sous toiture ++ 0 0 0 0 ** ** **béton extérieur +++ 0 0 0 0 *** *** *béton intérieur ++ 0 0 0 0 **** *** **m étallique assem blé ++ 0 0 0 0 ** ** **m étallique collé ++ 0 0 0 0 ** ** **

Chem isage des voiles

Encadrem ent des ouvertures

Réalisation d’un chaînage horizontal

Réalisation de chaînages verticaux

Ajout d’un m ur de contreventem ent

Renforcem ent des fondations

Réalisation d’une dalle

Application de com posite sur les m urs en m açonnerie

objectif

Renforcem ent de la structure secondaire

Bâtim ent en m açonnerie


régularité

ductilité

résistance

globale

résitance

locale

Coût

difficulté

nuisances

chem inées + 0 0 0 0 * * *balcons + 0 0 0 0 ** ** *bandes croisées 0 0 ++ 0 ++ *** ** **tissus 0 0 ++ 0 ++ *** ** **m ur isolé sur fondations propres 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur isolé sur longrine 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur lié à la structure existante 0 +++ - ++ 0 **** **** ***élargissem ent périphérique 0 0 0 ++ 0 ** ** **chaînage 0 0 0 +++ + *** *** ****m icropieux 0 0 0 ++ +++ ** *** *reprise en sous œ uvre 0 0 0 +++ 0 **** *** ***

Renforcement des planchersavec précontrainte +++ 0 0 + ++ * ** **plancher bois non chaîné +++ 0 0 0 +++ **** *** ***corps creux ++ 0 0 0 ++ ** ** **plancher bois chaîné ++ 0 0 0 ++ *** ** ***arm atures horizontales + 0 ++ 0 0 ** ** **arm atures horizontales et verticale ++ 0 ++ ++ ++ ** ** ***m ur chargé sans linteau +++ 0 0 +++ 0 ** *** **linteau existant ++ 0 0 ++ 0 ** ** **m ur peu chargé sans linteau ++ 0 0 ++ 0 * ** **en ôtant la toiture +++ 0 0 0 0 **** ** ****reprise en sous œ uvre ++ 0 0 0 0 *** *** ***sous toiture ++ 0 0 0 0 ** ** **béton extérieur +++ 0 0 0 0 *** *** *béton intérieur ++ 0 0 0 0 **** *** **m étallique assem blé ++ 0 0 0 0 ** ** **m étallique collé ++ 0 0 0 0 ** ** **

Chemisage des voiles

Encadrement des ouvertures

Réalisation d’un chaînage horizontal


Ajout d’un mur de contreventement

Renforcement des fondations

Réalisation d’une dalle

Application de com posite sur les murs en maçonnerie

objectif

Renforcement de la structure secondaire



Bâtim ents à portiques et rem plissage m açonnerie


régularité

ductilité

résistance

globale

résitance

locale

Coût

difficulté

nuisances

chem inées + 0 0 0 0 * * *balcons + 0 0 0 0 ** ** *façades préfabriquées + 0 0 0 0 ** ** *portiques sans rem plissage 0 0 +++ + + ** * **lam elles m étalliques 0 0 +++ + + ** ** **portiques avec rem plissage 0 0 +++ + + *** ** ***portiques sans rem plissage ++ 0 +++ + ++ *** ** **lam elles m étalliques ++ 0 +++ + ++ *** ** **portiques avec rem plissage ++ 0 +++ + ++ *** ** ***bandes croisées 0 0 ++ 0 ++ *** ** **tissus 0 0 ++ 0 ++ *** ** **nœ uds satisfaisants 0 ++ +++ +++ 0 ** ** *avec renforcem ent des nœ uds 0 ++ +++ +++ 0 *** *** ***

Ajout d’amortisseurs sur cadres pour portiques +++ ++ +++ + 0 *** * *m açonnerie 0 +++ - ++ 0 * ** **voile béton 0 +++ - +++ 0 ** *** **m ur isolé sur fondations propres 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur isolé sur longrine 0 +++ - +++ 0 *** *** **m ur lié à la structure existante 0 +++ - ++ 0 **** **** ***élargissem ent périphérique 0 0 0 ++ 0 ** ** **chaînage 0 0 0 +++ + *** *** ****m icropieux 0 0 0 ++ +++ ** *** *reprise en sous œ uvre 0 0 0 +++ 0 **** *** ***

Renforcem ent des planchersavec précontrainte +++ 0 0 + ++ * ** **corps creux ++ 0 0 0 ++ ** ** **

Chem isage des poteaux cadres 0 0 +++ 0 0 ** ** **cadres et arm atures longitudinales 0 0 +++ +++ +++ ** ** ***cadres +++ 0 +++ 0 0 *** ** ***arm atures en U +++ 0 ++ ++ ++ ** *** **cadres et arm atures longitudinales +++ 0 +++ +++ +++ ** ** ***arm atures horizontales + 0 ++ 0 0 ** ** **arm atures horizontales et verticale ++ 0 ++ ++ ++ ** ** ***reprise en sous œ uvre ++ 0 0 0 0 *** *** ***béton extérieur +++ 0 0 0 0 *** *** *béton intérieur ++ 0 0 0 0 **** *** **m étallique assem blé ++ 0 0 0 0 ** ** **m étallique collé ++ 0 0 0 0 ** ** **

Chem isage des voiles


Ajout d’un m ur de contreventem ent

Renforcem ent des fondations

Chem isage des poutres

Application de com posite sur les poutresApplication de com posite sur les m urs en m açonnerie Contreventement par croix m étalliques

Remplissage d’un portique

objectif

Renforcem ent de la structure secondaire

Application de Com posite sur les poteaux

Pour des détails sur les différentes techniques de renforcem ent, on pourra se référer à

l’annexe qui les présente sous form e de fiches. Ces fiches ont pour but de perm ettre au

lecteur de se faire une idée du principe de renforcem ent de chaque technique, d’exposer ses

avantages et ses inconvénients et de m ettre en évidence quelques particularités. Dans le

cas d’un projet de renforcem ent, une étude soignée spécifique au cas traité sera

évidem m ent nécessaire pour affiner le choix de la technique de renforcem ent.


102

5.2.4 Fiches techniques des m éthodes de renforcem ent

L’inventaire des techniques de renforcem ent donné dans ce qui suit concerne les bâtim ents

existants construits entre 1945 et 1970 (cf. Typologie du bâti existant). Il ne traite que des

techniques les plus adaptées à ces bâtim ents. Cependant toutes n’ont pas forcém ent fait

l’objet d’études détaillées ou de réalisation à grande échelle. Il est donc judicieux d’étudier au

cas par cas les conséquences et la faisabilité de ces interventions dans le cas du bâtim ent à

traiter. Il va sans dire que cet inventaire ne peut pas prendre en considération toutes les

particularités d’un projet de renforcem ent (effet de site, budget, offres du m arché). Néanm oins

un soin particulier a été apporté pour obtenir des inform ations fiables sur la m ise en œ uvre

réelle de ces techniques dans le contexte du m arché français actuel.

Les données de durée ne sont approxim atives et données à titre d’indication pour un projet

courant. Une étude détaillée de ces param ètres est nécessaire pour un projet réel.

Les références aux types de bâtim ent concernés sont liées à la typologie du bâti existant qui

constitue la prem ière partie du rapport principal.

Les schém as illustrant les différentes fiches qui suivent sont donnés à titre indicatif et n’ont donc pas de caractère exhaustif pour l’exécution. En ce qui concerne les techniques innovantes, il faut prévoir une étude détaillée avant d’arrêter un choix.


103

SOM M AIRE des FICHES TECHNIQUES

Renforcem ent par fibres des poteaux 104

Renforcem ent par fibres des poutres 107

Renforcem ent par fibres des m urs 110

Ajout de m urs de contreventem ent Voiles béton 113

Rem plissage d’un portique en m açonnerie ou en béton arm é 117

Chem isage en béton arm é des poteaux 120

Chem isage en béton arm é des poutres 123

Chem isage en béton arm é des voiles et des m urs 126

Ajout de croix de contreventem ent - Contreventem ent m étallique 129

Am ortissem ent des portiques - Contreventem ent m étallique am orti 132

Renforcem ent des fondations - Élargissem ent des sem elles - Chaînage M icropieux 136

Renforcem ent des planchers - Coulage d’une dalle 140

Renforcem ent des planchers - Solidarisation des solives - Augm entation de la surface d’appui des planchers 145

Chaînage horizontal - Création ou réparation d’un chaînage en tête de bâtim ent 148

Chaînage vertical - Création ou réparation d’un chaînage 152

Encadrem ent des ouvertures Création ou réparation de linteaux et de m ontants 156

Renforcem ent de la structure secondaire : Chem inées, balcons, m arquises, élém ents de façade 159

Solidarisation des élém ents de structure par ajout de précontrainte extérieure 164


104

Fiche Technique de renforcem ent

Référence : cc1

Renforcem ent des poteaux par fibres de carbone

ou plats m étalliques collés

Dom aine de renforcem ent : local Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à portiques Caractéristiques m écaniques visées :

• Ductilité • Confinem ent • Augm entation de la résistance en com pression et en flexion (en travée).

Avantages Inconvénients

Travaux légers Renforcem ent local Pas de surcharge Diversité des m atériaux et de la m ise en œ uvre Pas d’affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent

M ise œ uvre spécialisée Coût Qualités techniques à confirm er

Com m entaires : Technique utilisée en génie civil pour le renforcem ent des ponts. Technique récente dont les applications dans le bâtim ent sont à développer. Ces fibres sont disponibles sous divers form ats : tissu, treillis, plaque, lam elles.


105

O bjectifs :

Am éliorer la ductilité du poteau ou de l’ensem ble de la structure en confinant le béton dans les zones critiques. En effet ces zones proches des nœ uds sont souvent insuffisam m ent frettées. Les fibres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. Il faut néanm oins veiller à ne pas augm enter la raideur des poteaux traités, sinon ils vont reprendre plus de charges et risquent de devenir sous dim ensionnés. La solution consiste à orienter les fibres dans le sens transversal de sorte que la résistance longitudinale du renforcem ent soit négligeable. L’em ploi de fibres sous form e de tissu est à faire avec beaucoup de précautions, car les fibres sont orientées dans les deux sens.

Garantir la localisation des rotules plastiques. On dispose alors des fibres dans les deux directions, pour renforcer aussi la résistance du poteau en flexion dans le but de surdim ensionner le poteau ; on souhaite en effet que les rotules plastiques se form ent dans la poutre. Cette technique entraîne une redistribution des efforts du fait que le poteau a une plus grande raideur ; il faut alors vérifier l’ensem ble de la structure par un calcul d’ensem ble intégrant le renforcem ent.

Précautions et lim ites d’utilisation : Propriétés à vérifier. Durabilité à l’étude. Tenir com pte d’une redistribution des efforts due au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. M ise en œ uvre pratique :

Poteau sans rem plissage • Préparation du support :

Décaper le poteau pour enlever le revêtem ent et faire apparaître le béton brut. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières

• M ise en œ uvre des fibres : Encoller l’élém ent dans les zones critiques, puis positionner les fibres en les tendant pour am éliorer l’adhérence. Passer le rouleau pour élim iner les bulles. Laisser sécher.

• Finitions : Enduire le poteau et poser le revêtem ent.

Poteau avec rem plissage • Préparation du support :

Décaper le poteau pour enlever le revêtem ent et faire apparaître le béton brut. Détruire le rem plissage à l’interface avec le poteau au niveau de la zone à renforcer pour laisser passer les fibres. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières

• M ise en œ uvre des fibres : Encoller l’élém ent dans les zones critiques, puis positionner les fibres en les tendant pour am éliorer l’adhérence. La pose est plus difficile car il faut une personne de chaque côté de la cloison et faire passer les fibres dans l’ouverture et ceinturer le poteau dans la zone à renforcer. Passer le rouleau pour élim iner les bulles. Laisser sécher.

• Finitions : Boucher les ouvertures dans le rem plissage avec le m êm e m atériau pour éviter la form ation de points durs ou à l’inverse de poteaux courts. Enduire le poteau et la partie du rem plissage qui a été réparée et poser le revêtem ent. Variante : Utilisation de lam elles m étalliques :


106

On peut rem placer les fibres par des lam elles m étalliques (plats) collés sur le poteau de façon à form er des anneaux encerclant le poteau dans les zones faibles. La m ise en œ uvre est identique. Par contre il faut donner la form e de la section du poteau au plat avant la pause et veiller à ce qu’il n’y ait pas de jeu pour que le collage soit efficace. Dans le cas où on souhaite aussi am éliorer la résistance en flexion, on peut coller des cornières dans les angles du poteau, encerclées par des anneaux en plat m étalliques visant à éviter leur flam bem ent. Le renforcem ent fonctionne com m e un ferraillage (longitudinal et transversal). Il convient de vérifier les propriétés d’adhérence de la colle pour assurer une bonne cohésion et la transm ission des efforts. Du fait de leur position à l’extérieur du poteau et de la section d’acier m ise en œ uvre, le gain en résistance peut être très élevé. Vérifier absolum ent que le reste de la structure peut le supporter. Un dispositif de serrage des anneaux doit être m is en place pour les m aintenir et les ferm er. On cherchera aussi à alterner la face du poteau sur laquelle est présente le raccord pour ne pas introduire de dissym étries. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique récente. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct.


107


Référence : cc2

Renforcem ent par fibres des poutres


• Ductilité • Augm entation de la résistance en flexion et au cisaillem ent

Avantages Inconvénients Travaux légers Renforcem ent local Pas de surcharge Diversité des m atériaux et de la m ise en œ uvre Pas d’affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent

M ise œ uvre spécialisée Coût Qualités techniques à confirm er Redistribution des efforts dans certains cas



108

O bjectifs : Il y a trois objectifs qu’on peut atteindre avec ce type de renforcem ent.

Am éliorer la ductilité de la poutre ou de l’ensem ble de la structure en confinant le béton dans les zones critiques. En effet ces zones proches des nœ uds sont souvent insuffisam m ent frettées. Les fibres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. Il faut néanm oins veiller à ne pas augm enter la raideur des poutres traitées, sinon elles vont reprendre plus de charges et risquent de devenir sous dim ensionnés. La solution consiste à orienter les fibres dans le sens transversal de sorte que la résistance longitudinale du renforcem ent soit négligeable. L’em ploi de fibres sous form e de tissu est à faire avec beaucoup de précautions, car les fibres sont orientées dans les deux sens.

Rendre non fragile. On cherche à augm enter la résistance en flexion et au cisaillem ent. Les fibres sont utilisées com m e des arm atures supplém entaires. Elles sont orientées dans le sens longitudinal pour reprendre la flexion et dans le sens transversal pour reprendre le cisaillem ent.

Am élioration de la résistance locale. Idem ci-dessus ; recalculer la structure com plète, car il y a une redistribution des efforts.

Précautions et lim ites d’utilisation : Propriétés à vérifier. Durabilité à l’étude. Tenir com pte d’une redistribution des efforts dû au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. M ise en œ uvre pratique :

Portiques sans rem plissage • Préparation du support :

Décaper la poutre pour enlever le revêtem ent et faire apparaître le béton brut. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières.

• M ise en œ uvre des fibres : Encoller l’élém ent, puis positionner les fibres en les tendant dans les deux sens pour am éliorer l’adhérence. Passer le rouleau pour élim iner les bulles. Laisser sécher.

• Finitions : Enduire la poutre et poser le revêtem ent.

Portiques avec rem plissage • Préparation du support :

Décaper la poutre pour enlever le revêtem ent et faire apparaître le béton brut. Détruire le rem plissage à l’interface avec la poutre au niveau de la zone à renforcer pour laisser passer les fibres (dernière rangée de blocs de béton par exem ple). Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières


109

• M ise en œ uvre des fibres :

Encoller l’élém ent dans les zones critiques, puis positionner les fibres en les tendant pour am éliorer l’adhérence. La pose est plus difficile car il faut une personne de chaque côté de la cloison et faire passer les fibres dans l’ouverture et ceinturer le poutre dans la zone à renforcer. Passer le rouleau pour élim iner les bulles. Laisser sécher.

• Finitions : Boucher les ouvertures dans le rem plissage avec le m êm e m atériau pour éviter la form ation de points durs. Enduire la poutre et la partie du rem plissage qui a été réparée et poser le revêtem ent. Variante : Utilisation de lam elles m étalliques : On peut rem placer les fibres par des lam elles m étalliques (plats) collés sur la poutre. La m ise en œ uvre est très sem blable, m ais il faut prévoir des trous dans la dalle au droit des lam elles transversales afin de les fixer à la face supérieure de la dalle à l’aide de tiges filetées. Les lam elles transversales sont en form e de U et fonctionnent com m e des cadres d’arm atures. On peut aussi utiliser des lam elles longitudinales si besoin. Du fait du poids des lam elles m étallique il faut généralem ent prévoir un dispositif de m aintien en pression des lam elles (étais).

Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique récente. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct.


110


Référence : cc3

Renforcem ent par fibres des m urs

Dom aine de renforcem ent : local Types de bâtim ents concernés : tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Ductilité • Augm entation de la résistance en cisaillem ent et en flexion


Travaux légers Renforcem ent local Pas de surcharge Diversité des m atériaux et de la m ise en œ uvre Pas d’affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent

M ise œ uvre spécialisée Coût Qualités techniques à confirm er Nécessite la dépose du revêtem ent m ural



111

O bjectifs :

Am éliorer la ductilité du m ur ou de l’ensem ble de la structure en confinant les blocs de m açonnerie. Les fibres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. Si les fibres sont orientées dans les deux directions, elles augm entent la raideur du m ur, qui reprend par conséquent plus de charges. Cette surcharge est à prendre en com pte dans la vérification de la résistance après renforcem ent.

Rendre le m ur non fragile. Les fibres vont reprendre le cisaillem ent une fois que le m ur sera fissuré.

Précautions et lim ites d’utilisation : Propriétés à vérifier. Durabilité à l’étude. Tenir com pte d’une redistribution des efforts dû au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. L’ancrage des fibres aux extrém ités est un point délicat. Les règles de dim ensionnem ent ne concernent pas toujours la protection parasism ique M ise en œ uvre pratique : Application d’un tissu de fibre : On utilise les fibres sous form e de toile, qu’on coupe à la dim ension du m ur à renforcer. Application bandes orthogonales : On utilise des bandes de fibres, qu’on colle selon des directions perpendiculaires (horizontales et verticales). Dans les deux cas la m ise en œ uvre est identique. L’efficacité de cette technique dépend d’une bonne transm ission des efforts du portique au m ur le cas échéant.

• Préparation du support : Enlever le revêtem ent m ural et l’isolation pour faire apparaître la m açonnerie. Bien décaper le m ur afin d’élim iner les irrégularités de surface. Elim iner les poussières par aspiration.

• Application du com posite Encoller le m ur et appliquer le com posite. Elim iner les bulles.

• Finitions Une fois la prise effectuée, on peut enduire et oser le nouveau revêtem ent. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique récente. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct.


112

Principe du fonctionnem ent : Les fibres réalisent la couture de la fissure (qui doit se développer pour m ettre en tension les fibres). Elles reprennent alors les contraintes selon leur direction, em pêchant la fissure de se propager.


113

Fiche Technique de renforcem ent Référence : cont

Ajout de m urs de contreventem ent Voiles béton

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent Types de bâtim ents concernés : Tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Reprise des efforts horizontaux • Raideur d’ensem ble du bâtim ent • Dim inution de l’effet de torsion


Contribue à réduire la torsion M eilleure répartition des efforts

Peut être inacceptable architecturalem ent M odification des espaces intérieurs Report des charges sur des zones faibles Risque de créer des irrégularités en élévation Intervention lourde Nécessite un calcul com plet du bâtim ent


114

Com m entaires : Technique bien connue, courante. Présente néanm oins des effets secondaires im portants. Les conséquences sur les fondations doivent absolum ent être prises en com pte. O bjectifs :

Réduire l’irrégularité des bâtim ents. En disposant des contreventem ents à des endroits bien choisis, on peut dim inuer considérablem ent la torsion du bâtim ent en cas de séism e. On répartit égalem ent m ieux les efforts horizontaux à reprendre.

Augm enter la résistance globale du bâtim ent. En augm entant le contreventem ent, on augm ente l’effort horizontal qui peut être repris par la structure sans désordre ; Néanm oins cette opération alourdit le bâtim ent et il faut vérifier la structure en conséquence. Enfin, les nouveaux contreventem ent transm ettent des efforts à des endroits qui n’étaient pas sollicités, ou m oins. En particulier le taux de travail des fondations risque d’augm enter et des efforts perpendiculaires aux façades peuvent apparaître. Ce sont des points à vérifier.

Précautions et lim ites d’utilisation : Vérifier la capacité des fondations Vérifier la régularité en plan et en élévation Vérifier les nœ uds du portique (interaction avec les bielles de com pression dans la m açonnerie) Soigner les liaisons avec la structure existante : angles, portique, chaînages Dans le cas de la réalisation de nouvelles fondations, étudier le tassem ent différentiel par rapport aux fondations existantes. Les fondations doivent être accessibles depuis le niveau le plus bas, après avoir découpé le dallage, ou depuis le vide sanitaire ou la cave. Nous traiterons le cas d’un accès depuis le prem ier plancher. M ise en œ uvre pratique : Cas d’un m ur isolé Cette étape doit absolum ent être précédée d’une étude poussée (capacité des fondations, faisabilité, redistribution des efforts).

• Fondations Si les fondations existantes sont insuffisantes :

On doit réaliser de nouvelles fondations propres au contreventem ent. Si des fondations superficielles sont possibles : Découper le dallage à l’endroit

des fondations. Rainurer la dalle perpendiculairem ent à la sem elle afin de pouvoir insérer des arm atures de liaison entre la dalle et les fondations. Creuser la sem elle. Coffrer l’interface dalle/fondation. Couler le béton de propreté. M ettre en place le ferraillage de la sem elle et les attentes. Couler le béton jusqu’au niveau du dallage. Sceller les arm atures de liaison dans la dalle.

Cas des fondations plus profondes : Découper le dallage à l’endroit des

fondations. Rainurer la dalle perpendiculairem ent à la sem elle afin de pouvoir insérer des arm atures de liaison entre la dalle et les fondations. Creuser une longrine sous l’em placem ent du m ur de contreventem ent, ou la coffrer. Forer des m icropieux et les couler. Un fois leur capacité portante suffisante, les recéper et m ettre en place le ferraillage de la longrine, les attentes et les arm atures de liaison. Couler le béton de la longrine. Coffrer le départ du m ur jusqu’à l’interface avec le dallage et couler cette interface. Sceller les arm atures de liaison avec la dalle.


115

Si les fondations existantes peuvent reprendre la surcharge : On va réaliser une poutre (ou une longrine) sous le m ur pour transférer les efforts aux fondations existantes. Découper le dallage. Creuser éventuellem ent une tranchée sous le futur m ur au niveau des fondations. Percer les fondations à l’em placem ent des arm atures de liaison.Sceller ces arm atures dans les fondations. Coffrer la poutre. M ettre en place le ferraillage et les attentes du voile. Couler le béton jusqu’au niveau supérieur de la poutre. Coffrer la liaison avec le dallage. Couler la liaison et sceller les arm atures de liaison voile/dalle. On peut aussi envisager de couler la longrine au dessus du dallage si c’est adm issible architecturalem ent et que le dallage résiste à la surcharge en cours de travaux. Il s’agit alors en fait d’une poutre voile. La m ise en œ uvre est plus rapide. Il faut juste lier les extrém ités aux sem elles par l’interm édiaire de plots. Le dallage n’est percé qu’au droit de ces plots.

• Coulage du voile sur un niveau :

Percer le plancher haut du niveau pour laisser passer les arm atures de continuité. Découper aussi de petites bandes régulièrem ent espacées afin de perm ettre de couler le béton depuis le niveau supérieur et d’assurer ensuite la continuité du voile sur toute la hauteur. Rainurer la dalle pour disposer des arm atures de liaison.

M ettre en place le ferraillage du voile, les arm atures de liaison avec la dalle et les attentes pour le niveau supérieur. Coffrer. Couler le béton et le vibrer. Sceller les arm atures de liaison dans la dalle. On doit attendre que le béton ait atteint une résistance suffisante pour reprendre le poids propre du voile avant de passer au niveau suivant.

• Finitions : Après retrait du béton, traiter toutes les fissures au m ortier pour assurer la liaison entre le contreventem ent et la structure existante. Cas d’un m ur lié à la structure existante : En plus des dispositions constructives précédentes, il convient de lier les voiles aux élém ents de structure adjacents (poteau, m ur). Cette liaison concerne aussi le systèm e de fondation. Il faut alors sceller des barres de liaison régulièrem ent espacées dans la structure et les lier au ferraillage du nouveau voile pour assurer une transm ission des efforts. Notons enfin la nécessité d’assurer une continuité structurale en traitant à la résine époxy ou au m ortier gonflant les interfaces entre nouvelle et ancienne structure.


116

Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante, surtout en génie civil. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct, notam m ent en ce qui concerne la position des arm atures et la liaison des différentes parties entre elles.


117

Fiche Technique de renforcem ent Référence : rem p

Rem plissage d’un portique En m açonnerie ou en béton arm é

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à portiques Caractéristiques m écaniques visées :



Contribue à réduire la torsion M eilleure répartition des efforts Technique sim ple Pas d’im m obilisation longue ni lourde

Peut être inacceptable architecturalem ent M odification des espaces intérieurs ou des façades Risque de report des charges sur des zones faibles Risque de créer des irrégularités en élévation Intervention lourde Nécessite un calcul com plet du bâtim ent

Com m entaires : Technique bien connue, courante. Présente néanm oins des effets secondaires im portants. Les conséquences sur les fondations doivent absolum ent être prises en com pte. Le rem plissage par voile en béton arm é peut être éventuellem ent appliqué au bouchage d’ouvertures afin de donner une fonction de contreventem ent à un m ur (façade par exem ple). Il est égalem ent possible d’utiliser des anneaux de contreventem ent préfabriqués en béton précontraint.


118

Objectifs :

Réduire l’irrégularité des bâtim ents. En disposant des contreventem ents à des endroits bien choisit, on peut dim inuer considérablem ent la torsion du bâtim ent en cas de séism e. On répartit égalem ent m ieux les efforts horizontaux à reprendre.

Augm enter la résistance globale du bâtim ent. En augm entant le contreventem ent, on augm ente l’effort horizontal qui peut être repris par la structure sans désordre ; Néanm oins cette opération alourdit le bâtim ent et il faut vérifier la structure en conséquence. Enfin, les nouveaux contreventem ent transm ettent des efforts à des endroits qui n’étaient pas sollicités, ou m oins. En particulier le taux de travail des fondations risque d’augm enter et des efforts perpendiculaires aux façades peuvent apparaître. Ce sont des points à vérifier.

Précautions et lim ites d’utilisation : Vérifier la capacité des fondations Vérifier la régularité en plan et en élévation Vérifier les nœ uds du portique (interaction avec les bielles de com pression dans la m açonnerie) Soigner les liaisons avec la structure existante : angles, portique, chaînages M ise en œ uvre pratique : On suppose que le prem ier plancher est porté par une poutre et que celle-ci est dim ensionnée pour pouvoir reprendre les charges dues au poids du contreventem ent. La m açonnerie peut être de brique ou de blocs de béton, m ais elle ne doit pas com porter d’ouvertures. Elle doit être soit continue sur toute la hauteur, soit réservée aux étages inférieurs. On peut aussi couler un voile en béton. Rem plissage en m açonnerie :

• Préparation du support Décaper le plancher et la face inférieure de la poutre pour faire apparaître le béton brut. Afin de garantir une m eilleure transm ission des efforts, bosseler (boucharder) les surfaces décapées.

• M ontage de la m açonnerie M onter la m açonnerie de façon classique et laisser un vide d’environ 3 centim ètres à l’interface avec la poutre supérieure. Bourrer l’espace entre la poutre et la m açonnerie avec du m ortier fin.


119

• Finitions : Enduire le m ur et poser le revêtem ent. Rem plissage par voile en béton arm é

• Préparation du support Décaper le plancher et la face inférieure de la poutre pour faire apparaître le béton brut. Afin de garantir une m eilleure transm ission des efforts, bosseler les surfaces décapées.Percer des trous de scellem ent sur les poteaux et des trous débouchant dans les poutres afin de garantir la continuité du ferraillage.

• Exécution du voile Sceller les arm atures de continuité et les barres de liaison. M ettre en place le ferraillage du voile (treillis soudé). Coffrer en laissant suffisam m ent de place pour couler le béton. Couler le béton et vibrer par l’extérieur. Veiller à assurer la m eilleure liaison possible entre la poutre et le voile.

• Finitions

Décoffrer et boucher les trous au m ortier. Enduire le m ur et poser le revêtem ent. Etayer les poutres avant de poursuivre aux étages supérieurs. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct, notam m ent aux nœ uds.


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Référence : chem 1

Chem isage en béton arm é des poteaux


• Ductilité • Confinem ent • Augm entation de la résistance en com pression et en flexion

Avantages Inconvénients Renforcem ent local Pas d’affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent

M ise œ uvre spécialisée Surcharges Travaux relativem ent lourds

Com m entaires : Technique courante en réhabilitation lourde et en renforcem ent post-sism ique.


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Objectifs : Am éliorer la ductilité du poteau ou de l’ensem ble de la structure en confinant le béton dans les zones critiques. En effet ces zones proches des nœ uds sont souvent insuffisam m ent frettées. Les cadres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. Il faut néanm oins veiller à ne pas augm enter la raideur des poteaux traités, sinon ils vont reprendre plus de charges et risquent de devenir sous dim ensionnés. Une solution consiste à utiliser seulem ent des cadres, sans arm atures longitudinales de sorte que l’augm entation de résistance en flexion apportée par le renforcem ent soit négligeable.

Garantir la localisation des rotules plastiques. On utilise un ferraillage classique (longitudinal et cadres), pour renforcer aussi la résistance du poteau en flexion dans le but de surdim ensionner le poteau ; on souhaite en effet que les rotules plastiques se form ent dans la poutre. Cette technique entraîne une redistribution des efforts du fait que le poteau a une plus grande raideur ; il faut alors vérifier l’ensem ble de la structure par un calcul d’ensem ble intégrant le renforcem ent.

Augm enter la résistance globale de la structure. Le chem isage revient à augm enter la section de béton arm é. Là encore on utilise un ferraillage classique. On applique cette technique à plusieurs poteaux.

Précautions et lim ites d’utilisation : Tenir com pte d’une redistribution des efforts due au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. Vérifier le taux de travail des fondations. Dans le cas de l’utilisation d’un ferraillage longitudinal, on doit assurer la continuité des arm atures à tous les niveaux. M ise en œ uvre pratique :

Chem isage avec cadres seulem ent • Préparation du support :

Etayer les poutres de part et d’autre du poteau afin de le soulager. Décaper le poteau pour enlever le revêtem ent et faire apparaître les arm atures, détruire éventuellem ent le rem plissage à l’interface avec le poteau. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières

• M ise œ uvre du chem isage : Sceller des barres courtes dans le poteau pour assurer la continuité du ferraillage. M ettre en place le nouveau ferraillage (cadres seuls) et les lier aux barres de scellem ent. Projeter le béton ou la gunite.

• Finitions : Boucher les trous dans le rem plissage. Enduire le poteau et poser le revêtem ent. Une fois la résistance du béton suffisante, enlever les étais.

Ferraillage com plet (Cf. schém a d’en-tête) • Préparation du support :

Etayer les poutres de part et d’autre du poteau afin de le soulager. Décaper le poteau pour enlever le revêtem ent et faire apparaître les arm atures, détruire éventuellem ent le rem plissage à l’interface avec le poteau. Percer la dalle et éventuellem ent les poutres pour perm ettre le passage des arm atures de continuité. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières.


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• M ise œ uvre du chem isage :

Sceller des barres courtes dans le poteau pour assurer la continuité du ferraillage. M ettre en place le nouveau ferraillage (cadres et arm atures longitudinales) et les lier aux barres de scellem ent. Disposer les barres de continuité et les fixer au ferraillage. Pour ce qui est du plancher bas du prem ier niveau, les barres de continuité doivent être scellées dans les têtes de fondation. Sceller les barres de continuité à la dalle. Projeter le béton ou la gunite.

Principe des arm atures de continuité

• Finitions :

Boucher les trous dans le rem plissage. Enduire le poteau et poser le revêtem ent. Une fois la résistance du béton suffisante, enlever les étais. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante, surtout en génie civil. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct.


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Chem isage en béton arm é des poutres


• Ductilité • Confinem ent • Augm entation de la résistance en flexion et/ou à l’effort tranchant

Avantages Inconvénients Renforcem ent local

M ise œ uvre spécialisée Surcharges Léger affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent Travaux assez lourds

Com m entaires : Technique relativem ent courante en réhabilitation lourde. O bjectifs :

rendre la structure non fragile, par l’augm entation de sa résistance. On ajoute alors des cadres d’effort tranchant et des arm atures longitudinales en m ilieu de travée.


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Am éliorer la ductilité de la poutre ou de l’ensem ble de la structure en confinant le béton dans les zones critiques. En effet ces zones proches des nœ uds sont souvent insuffisam m ent frettées. Les cadres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. Il faut néanm oins veiller à ne pas augm enter la raideur des poutres traitées, sinon elles vont reprendre plus de charges et risquent de devenir sous dim ensionnées. La solution consiste à utiliser seulem ent des cadres, sans arm atures longitudinales de sorte que l’augm entation de résistance en flexion apportée par le renforcem ent soit négligeable. Le positionnem ent judicieux des arm atures doit perm ettre de fixer l’em placem ent des rotules plastiques.

Augm enter la résistance globale ou locale de la structure. Le chem isage revient à augm enter la section de béton arm é. Là encore on utilise un ferraillage classique. On applique cette technique à plusieurs poteaux.

Précautions et lim ites d’utilisation : Tenir com pte d’une redistribution des efforts dû au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. Vérifier le taux de travail des fondations après surcharge. M ise en œ uvre pratique :

Chem isage avec cadres seulem ent (ductilité, effort tranchant seul) • Préparation du support :

Etayer les planchers de part et d’autre de la poutre afin de la soulager. Décaper la poutre pour enlever le revêtem ent et faire apparaître les arm atures, détruire éventuellem ent le rem plissage à l’interface avec la poutre. Percer la dalle et la rainurer en partie supérieure afin de pouvoir replier les cadres et les ferm er. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières. M aintenir hum ide pour saturer le vieux béton.

• M ise œ uvre du chem isage : M ettre en place le nouveau ferraillage (cadres seuls). Sceller au m ortier les cadres dans la dalle. Projeter le béton ou la gunite.

• Finitions : Boucher les trous dans le rem plissage. Enduire la poutre et poser le revêtem ent. Une fois la résistance du béton suffisante, enlever les étais ; il peut être nécessaire d’étayer sur plusieurs niveaux. Reprise de la flexion seule

• Préparation du support :


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Etayer les planchers de part et d’autre de la poutre afin de la soulager. Décaper la poutre pour enlever le revêtem ent et faire apparaître les arm atures, détruire éventuellem ent le rem plissage à l’interface avec la poutre. Percer les trous de scellem ent des étriers dans les flancs de la poutre ; bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières. M aintenir hum ide pour saturer le vieux béton.

• M ise œ uvre du chem isage : M ettre en place le nouveau ferraillage (étriers et arm atures longitudinales). Sceller au m ortier les étriers dans la poutre. Projeter le béton ou la gunite.

• Finitions : Boucher les trous dans le rem plissage. Enduire la poutre et poser le revêtem ent. Une fois la résistance du béton suffisante, enlever les étais. Reprise de la flexion et du cisaillem ent Il suffit de com biner les deux techniques ci-dessus. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante, surtout en génie civil. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct.


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Chem isage en béton arm é des voiles et des m urs

Dom aine de renforcem ent : local Types de bâtim ents concernés : tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Ductilité • Augm entation de la résistance en com pression, au cisaillem ent et en flexion

Avantages Inconvénients Renforcem ent local Pas d’affaiblissem ent de la structure en cours de renforcem ent

M ise œ uvre spécialisée Surcharges Im m obilisation des pièces traitées Travaux relativem ent lourds

Com m entaires : Technique relativem ent courante en réhabilitation lourde.


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Objectifs :

Am éliorer la ductilité du voile ou de l’ensem ble de la structure en confinant le béton dans les zones critiques. En effet ces zones proches des nœ uds sont souvent insuffisam m ent frettées. Les cadres em pêchent égalem ent les arm atures de flam ber. IL faut tenir com pte du fait que cette technique augm ente la raideur des voiles traités, qui, du coup, reprennent plus de charges et doivent donc être dim ensionnés en conséquence. Une solution pour lim iter ce phénom ène consiste à utiliser seulem ent des arm atures horizontales, sans arm atures verticales de sorte que l’augm entation de résistance en flexion apportée par le renforcem ent est négligeable. Sinon, il faut dim ensionner le renforcem ent de telle sorte qu’il puisse reprendre la surcharge.

Augm enter la résistance globale de la structure. Le chem isage revient à augm enter la section de béton arm é. Là encore on utilise un ferraillage classique. On applique cette technique à tous les voiles dont la résistance est insuffisante.

Précautions et lim ites d’utilisation : Tenir com pte d’une redistribution des efforts due au renforcem ent local d’un élém ent de la structure. Vérifier le taux de travail des fondations. Dans le cas de l’utilisation d’un ferraillage vertical, on doit assurer la continuité des arm atures à tous les niveaux. M ise en œ uvre pratique :

Chem isage avec arm atures horizontales seulem ent • Préparation du support :

Oter le revêtem ent du m ur. Pour les voiles en béton arm é, gratter le béton de surface et faire apparaître les arm atures existantes régulièrem ent. Percer des trous de scellem ent à intervalles réguliers pour y fixer des barres de scellem ent. Si les deux faces d’un m ur sont traitées, ces barres seront traversantes. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières

• M ise œ uvre du chem isage : Sceller au m ortier des barres courtes dans le m ur pour assurer la continuité du ferraillage. M ettre en place le nouveau ferraillage (barres horizontales seules) et les lier aux barres de scellem ent. Projeter le béton ou la gunite.

• Finitions : Enduire le m ur et poser le revêtem ent.

Ferraillage com plet (Cf. schém a d’en-tête) • Préparation du support :

Oter le revêtem ent du m ur. Pour les voiles en béton arm é, gratter le béton de surface et faire apparaître les arm atures existantes régulièrem ent. Percer des trous de scellem ent à intervalles réguliers pour y fixer des barres de scellem ent. Si les deux faces d’un m ur sont traitées, ces barres seront traversantes. Percer égalem ent le plancher et le plafond pour perm ettre le passage des arm atures de continuité. Bien nettoyer pour élim iner toutes les poussières


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• M ise œ uvre du chem isage : Sceller au m ortier des barres courtes dans le m ur pour assurer la continuité du ferraillage. M ettre en place le nouveau ferraillage (treillis soudé renforcé par des barres verticales aux extrém ités et les lier aux barres de scellem ent. Si on décide de donner une form e de T ou de I au voile (ce qui est recom m andé), m ettre en place le ferraillage des poteaux d’extrém ité ; Veiller à bien lier les différents élém ents. M ettre en place les arm atures de continuité. Projeter le béton ou la gunite puis la talocher pour lui donner une surface lisse. Une fois la prise faite, coffrer le poteau et le couler.

• Finitions : Décoffrer le poteau. Enduire le m ur et poser le revêtem ent. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante, surtout en génie civil. Les études doivent être détaillées pour s’assurer que les effets secondaires n’annuleront pas l’effet souhaité. La m ise en œ uvre doit être soignée pour garantir un com portem ent correct, notam m ent en ce qui concerne la position des arm atures et la liaison des différentes parties entre elles.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : croi

Ajout de croix de contreventem ent - Contreventem ent m étallique

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à portiques Bâtim ents de m oins de 4 étages : PB5 Bâtim ents de plus de 4 étages : G B3 Caractéristiques m écaniques visées :


Avantages Inconvénients M eilleure répartition des efforts Structure légère sans fondations propres Travaux légers

Peut être inacceptable architecturalem ent M odification des espaces intérieurs Risque de créer des irrégularités en élévation Intervention lourde Nécessite un calcul com plet du bâtim ent Peut provoquer des désordres aux nœ uds et dans les fondations

Com m entaires : Il s’agit d’appliquer une m éthode de contreventem ent classique en construction m étallique à une construction m ixte (béton acier). La difficulté principale vient du fait que pour fonctionner efficacem ent, ces contreventem ents doivent subir une déform ation. Il faut donc lim iter au m axim um les jeux. :


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• Dans la croix elle-m êm e : on préfèrera les assem blages soudés m êm e si les assem blages rivetés ou boulonnés donnent plus de ductilité.

• Entre le cadre et la structure : un relevé soigné et l’utilisation de résine époxy à l’interface perm ettrons d’élim iner les jeux inhérents au gros œ uvre.

O bjectifs :

Am éliorer la régularité du bâtim ent : Une m eilleure répartition des contreventem ents dim inue la torsion d’ensem ble ainsi que les différences de raideurs selon la direction.

Augm enter la résistance d’ensem ble : Les nouveaux contreventem ent perm ettent à la structure de reprendre un effort horizontal plus grand. A ce propos il faut vérifier que le ferraillage des nœ uds du portique est suffisant pour supporter cette augm entation des efforts transm is.

Précautions et lim ites d’utilisation : Vérifier la régularité en plan et en élévation Vérifier les nœ uds du portique (interaction avec les bielles) Soigner les liaisons avec la structure existante. Proscrire les croix perpendiculaires à la façade (flam bage des portiques), sauf si il est dém ontré que les efforts horizontaux qu’ils induisent dans les poteaux ne provoqueront pas leur flam bem ent (croix m ontées sur des cadres, liaison soignée avec la dalle et la poutre, rôle de diaphragm e satisfaisant pour le plancher) Recalculer l’ensem ble de la structure M ise en œ uvre pratique : Cas des nœ uds suffisam m ent arm és

• Réalisation des croix : Effectuer un relevé très précis des portiques. Assem bler les croix et les cadres (K ou X). Prépercer les cadres.

• M ise en place Oter le revêtem ent de sol et les revêtem ents m uraux à l’endroit du contreventem ent. Percer la structure selon la tram e des cadres. Fixer les croix à l’aide de vis et de chevilles à expansion.

• Finitions : Poser les panneaux de cloison pour cacher les croix. Poser le revêtem ent m ural. Cas des nœ uds faibles : Il faut prévoir un chem isage des nœ uds (poutres et poteaux) avec ajout de cadres d’effort tranchant seul. Le reste de la technique est inchangé. Une fois le chem isage prêt, poser les croix.

Exem ples de croix de contreventem ent:

Croix de Saint André Systèm e très connu et courant. Il transform e les efforts horizontaux du plancher supérieur en efforts horizontaux et verticaux aux nœ uds inférieurs (efforts norm aux dans les diagonales). Nécessite des noeuds de bonne qualité pour le portique. En répartissant les points de fixation sur le périm ètre du cadre, on répartit m ieux les efforts qui transitent par celui-ci (efforts horizontaux). Les efforts horizontaux transm is aux nœ uds sont donc plus faibles.


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Croix type V Inversé : Il s’agit d’un systèm e courant qui présente l’avantage de dégager un espace et perm et une ouverture (par exem ple une fenêtre ou une porte). L’inconvénient est que le nœ ud supérieur reporte des efforts verticaux en m ilieu de travée de la poutre. Dans le cas où les diagonales fonctionnent à la fois en tirant et en buton, la résultante des efforts est nulle sur la poutre. Dans le cas contraire, il faut vérifier la capacité de ka poutre à reprendre un effort de cisaillem ent au droit du nœ ud du V. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût du renforcem ent : Il s’agit d’une technique légère, sans im m obilisation des pièces. Si es croix sont convenablem ent faites, la pose est très rapide. Enfin, la pose d’une cloison sur rails pour la finition peut être différée. Dans la plupart des cas, la croix sera m ontée en atelier.


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Référence : am o

Am ortissem ent des portiques - Contreventem ent m étallique am orti

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à portiques Bâtim ents de m oins de 4 étages : type léger Bâtim ents de plus de 4 étages : type boutiques en RDC Caractéristiques m écaniques visées :

• Reprise des efforts horizontaux • Dissipation d’énergie

Avantages Inconvénients M eilleure répartition des efforts Structure légère sans fondation Travaux légers

Peut être inacceptable architecturalem ent M odification des espaces intérieurs Risque de créer des irrégularités en élévation Intervention lourde Nécessite un calcul com plet du bâtim ent Peut provoquer des désordres aux nœ uds Coût

Com m entaires : La difficulté principale vient du fait que pour fonctionner efficacem ent, ces contreventem ents doivent subir une déform ation. Il faut donc lim iter au m axim um les jeux. :

• Dans la croix elle-m êm e : on préfèrera les assem blages soudés m êm e si les assem blages rivetés ou boulonnés donne plus de ductilité.

• Entre le cadre et la structure : un relevé soigné et l’utilisation de résine époxy à l’interface perm ettrons d’élim iner les jeux inhérents au gros œ uvre.

O bjectifs :


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Dim inuer l’énergie à laquelle le bâtim ent est soum is en en dissipant une partie par les am ortisseurs.

Am éliorer la régularité du bâtim ent : Une m eilleure répartition des contreventem ents dim inue la torsion d’ensem ble ainsi que les différences de raideurs selon la direction.

Augm enter la résistance d’ensem ble : Les nouveaux contreventem ent perm ettent à la structure de reprendre un effort horizontal plus grand. A ce propos il faut vérifier que le ferraillage des nœ uds du portique est suffisant pour supporter cette augm entation des efforts transm is.

Précautions et lim ites d’utilisation : Vérifier la régularité en plan et en élévation Vérifier les nœ uds du portique (interaction avec les bielles) Soigner les liaisons avec la structure existante. Recalculer l’ensem ble de la structure Les contreventem ents am ortis ne peuvent as reprendre efficacem ent les sollicitations statiques (pas de contrôle du déplacem ent). La m ise en place de guides ou de butées peut annuler l’efficacité des dispositifs d’am ortissem ent. L’énergie dissipée par les am ortisseurs viscoélastiques dépend de la fréquence de la sollicitation M ise en œ uvre pratique : Cas des nœ uds suffisam m ent arm és

• Réalisation des croix : Effectuer un relevé très précis des portiques. Assem bler les croix et les cadres (K ou X). Prépercer les cadres.

• M ise en place Oter le revêtem ent de sol et les revêtem ents m uraux à l’endroit du contreventem ent. Percer la structure selon la tram e des cadres. Fixer les croix à l’aide de vis et de chevilles à expansion.

• Finitions : Régler l’am ortisseur et annuler tous les jeux. Poser les panneaux de cloison pour cacher les croix. Poser le revêtem ent m ural. Cas des nœ uds faibles : Il faut prévoir un chem isage des nœ uds (poutres et poteaux) avec ajout de cadres d’effort tranchant seul. Le reste de la technique est inchangé. Une fois le chem isage prêt, poser les croix.

Exem ples d’am ortisseur: Am ortisseur à frottem ent (type Pall) Il s’agit d’un am ortisseur couram m ent utilisé.


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Fonctionnem ent : Lorsque le portique se déform e horizontalem ent, le cadre de la croix se m et en parallélogram m e. Par suite le cadre intérieur subit la m êm e déform ation. Il y a alors frottem ent de la plaque de frottem ent sur le cadre (rotation relative dans les zones de contact), ce qui dissipe de l’énergie. Variante : (pour croix en V inversé) Am ortisseur à fluide visqueux Il fonctionne sur le m êm e principe qu’un am ortisseur de voiture. Ce type d’am ortisseur est très em ployé ces dernières années. Il faut néanm oins bien m aîtriser les ancrages. Il existe différents types d’am ortisseurs fonctionnant sur ce principe. Certains ont été intégrés aux fondations. On peut aussi en fixer dans les croix de contreventem ent, en continuité des diagonales. Un am ortisseur courant a été développé par Taylor Device Inc.

Autre m odèle :

Am ortisseur élastoplastique

La dissipation d’énergie est due à la déform ation plastique des plaques dans la zone étroite. Les caractéristiques du m atériau doivent être choisies pour assurer une déform ation des plaques avec dissipation d’énergie sans risquer la rupture (résistance à la fatigue)


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Une variante assez utilisée (20 bâtim ents aux USA) est appelée « unbonded brace ». Elle consiste en une diagonale de treillis de section en croix et de faible lim ite élastique m ais de grande ductilité.Elle est entourée d’un tube m étallique et d’un rem plissage en béton. Le tube et le rem plissage évitent le flam bem ent, et on peut donc solliciter la bielle au-delà de sa lim ite élastique en com pression com m e en traction ; celle-ci dissipe alors de l’énergie en traction com m e en com pression par déform ation plastique, sans devenir instable. Un m atériau favorisant le glissem ent du béton sur l’acier est appliqué à l’interface avec la bielle pour lim iter les effets parasites. La bielle pouvant travailler dans les deux sens une seule est nécessaire par cadre de contreventem ent.

Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût du renforcem ent : Il s’agit d’une technique légère, sans im m obilisation des pièces. Si es croix sont convenablem ent faites, la pose est très rapide. Enfin, la pose d’une cloison sur rails pour la finition peut être différée. Dans la plupart des cas, la croix sera m ontée en atelier.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : fond

Renforcem ent des fondations Élargissem ent des sem elles

Chaînage M icropieux

Dom aine de renforcem ent : Fondations Types de bâtim ents concernés : Tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Capacités portantes des fondations (augm entation de la surface portante) • Dim inution des tassem ents différentiels • Rigidité d’ensem ble pour les bâtim ents à sem elles isolées


Evite les fissures dues aux tassem ents différentiels Augm ente la charge adm issible par le bâtim ent

Nécessite une reprise en sous œ uvre Travaux très lourds Création de désordres dans les m urs lors des travaux (tassem ents, décom pression… ) Accès délicats Peut m odifier le com portem ent du sol (excentricité, surface portante… )


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Com m entaires : L’état des fondations d’un bâtim ent existant et la nature de travaux nécessaires pour l’am éliorer sont difficiles à apprécier. Le chaînage des fondations isolées est requis des bâtim ents neufs par les règles PS92. Risques de tassem ents différentiels si toutes les fondations ne sont pas traitées de la m êm e façon. L’accès aux fondations est un problèm e m ajeur. O bjectifs : Il s’agit d’une augm entation de la résistance globale du bâtim ent.L’élargissem ent des fondations augm ente leur surface portante. En conséquence, elles peuvent être soum ises à un effort plus im portant pour le m êm e taux de travail. Le chaînage des fondations donne plus de rigidité aux bâtim ents fondés sur sem elles isolées ou sur pieux isolés. Précautions et lim ites d’utilisation : Reprendre le calcul de la fondation m odifiée (excentricité, surface… ) Liaison avec la structure existante Désordres dans la structure dus à la reprise en sous œ uvre. M ise en œ uvre pratique :

Elargissem ent des fondations : Elargissem ent de la base par ajout de béton périphérique :

• Préparation : Am énager un accès aux fondations (terrassem ent, sciage du dallage)

• Elargissem ent de fondations : Dégager et nettoyer la sem elle. Piquer ensuite le béton de parem ent pour garantir l’adhérence de la partie rajoutée. Ferrailler et coffrer l’extension de la sem elle. Veiller à sceller des arm atures de liaison entre la partie existante et la nouvelle. Ajouter des colliers m étalliques pour les poteaux, et éventuellem ent de la précontrainte transversale pour lier les deux parties.

• Finitions : Rem ettre en état (terrassem ent, réparation du dallage). Reprise en sous œ uvre : (voir schém a d’en-tête) Cette technique risque de provoquer des désordres im portants.


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• Préparation : Am énager un accès aux fondations (terrassem ent, sciage du dallage) Pour un poteau, étayer de part et d’autre pour assurer une descente de charge provisoire. Pour un m ur, on peut profiter de l’effet de voûte de déchargem ent, à condition d’attaquer la sem elle sur des tronçons de faible longueur.

• Elargissem ent de fondations : Creuser la fouille sous la structure. Coffrer, ferrailler puis on couler. Veiller à la continuité du ferraillage. Une fois la prise term inée, vérifier le contact entre la nouvelle partie et l’ancienne puis charger progressivem ent la sem elle en enlevant les étais.

• Finitions :

Rem ettre en état (terrassem ent, réparation du dallage).

Chaînage des fondations : On réalise des longrines pour lier les têtes de fondations. Découper le dallage. Creuser éventuellem ent une tranchée sous le futur m ur au niveau des fondations. Percer les fondations à l’em placem ent des arm atures de liaison. Sceller ces arm atures dans les fondations. Coffrer la longrine. M ettre en place le ferraillage et les attentes du voile. Couler le béton jusqu’au niveau supérieur de la longrine.


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Si le bâtim ent com porte à la fois des sem elles filantes et des sem elles isolées, il faut chaîner les sem elles isolées et dissocier les deux systèm es de fondations par un joint de rupture.

M icropieux : On peut se contenter d’un accès par l’extérieur ou par le sous-sol. C’est souvent la m éthode la plus rapide et celle qui génère le m oins de nuisances. La technique consiste à forer des pieux de faibles diam ètres à travers les fondations et qui se prolongent suffisam m ent loin dans le sol pour am éliorer la capacité portante des fondations par frottem ent le long des pieux. On peut parfois chercher à atteindre le bon sol. Il s’agit de fondations souples qu’il faut encastrer en tête. Il s’agit d’une technique courante de renforcem ent. Elle est bien m aîtrisée par les entreprises spécialisées. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent Les techniques ci-dessus ont toutes les m êm es objectifs, m ais leur coût est très variable. De plus ce coût dépend aussi beaucoup des particularités du bâtim ent, par exem ple l’accessibilité des fondations.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : dal

Renforcem ent des planchers - Coulage d’une dalle

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent horizontal Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à planchers bois ou plancher à poutrelles précontraintes et corps creux. M aison individuelle : M I2 Caractéristiques m écaniques visées :

• transm ission des efforts horizontaux à la structure • Raideur d’ensem ble du bâtim ent


Am élioration de la rigidité Effet diaphragm e Pas de m odification des espaces intérieurs

Peut être inacceptable architecturalem ent Risque de créer des irrégularités en élévation Nécessite un calcul com plet du bâtim ent Travaux lourds

Com m entaires : Concerne égalem ent le renforcem ent d’un plancher à poutrelles m étalliques. Technique de renforcem ent traditionnelle. En zone sism ique, on cherche en plus à am éliorer le com portem ent au séism e (effet diaphragm e).


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O bjectifs On souhaite conférer au plancher traité un fonctionnem ent de diaphragm e, et souvent de doter en m êm e tem ps le bâtim ent d’un chaînage horizontal. Il est parfois possible de couler sur les poutres une dalle de répartition, de préférence en béton léger, m ais il faut vérifier que la m açonnerie peut reprendre cette surcharge sans désordre. Lorsqu’elle est envisageable, cette solution est la plus efficace. Il faut lier la dalle aux m urs en creusant une engravure dans les m urs périphériques et en y laçant des ancrages adaptés (voir schém a ci dessous). Avant le coulage et la prise du béton, il faut assurer un étaiem ent soigné, sur plusieurs étages le cas échéant, pour éviter l’effet de m are et répartir les surcharges en phase de construction. Précautions et lim ites d’utilisation : Une vérification de la capacité portante des fondations et de la m açonnerie doit être faite au préalable. Soigner la liaison plancher m ur Affaiblissem ent du m ur au niveau des planchers lors des travaux Tenir com pte des variations géom étriques du bois M ise en œ uvre pratique: Plancher bois d’une m aison individuelle non chaînée (avec conservation des poutres) : Ces dispositions nécessitent des m urs porteurs d’au m oins 20cm de large. On pourra se référer au schém a d’en-tête de fiche.

• Préparation : Vider les pièces des m eubles du niveau courant et du niveau inférieur. Protéger le sol du niveau inférieur. Prévoir l’achem inem ent du béton et l’évacuation des gravas. Dém onter le revêtem ent de sol et le plancher existant au niveau courant.

• Coffrage Poser le coffrage perdu en contreplaqué qui servira égalem ent de platelage. Etayer les poutres existantes (diviser la portée par 2 au m oins).Etayer si besoin les m urs de grande longueur avec des étais tire-pousse et prévoir les réservations (pieds des étais, gaines).

• Exécution

Réaliser les saignées du chaînage sur le pourtour du plancher sur la dem i épaisseur des m urs porteurs, i.e. au m oins 10cm . Pour les refends, on crée des réservations pour garantir la continuité des arm atures et du plancher d’une part, et la continuité du refend d’autre part. Poser le ferraillage de la dalle, celui du chaînage et les arm atures de continuité à travers les refends. Le ferraillage de la dalle doit être prévu pour supporter sont poids propre et les charges d’exploitation sans participation des poutres. On peut aussi envisager une participation des poutres à la reprise du m om ent de flexion, m ais il faut alors connecter la dalle à la poutre et calculer l’ensem ble en section m ixte.


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Principe des réservations

• Coulage et finitions On procède ensuite au coulage de la dalle. On peu utiliser un béton classique ou un béton léger si ses perform ances m écaniques sont suffisantes au regard des sollicitations sism iques. Un soin particulier doit être apporté à a pénétration du béton dans la saignée. Une fois que le béton a fait prise, coffrer le reste du chaînage dont le niveau est supérieur à la dalle. Couler le reste du chaînage. Lorsque le béton a atteint une résistance suffisante, ôter les étais tire-pousse, boucher les réservations et procéder au ragréage de la dalle et des chaînages. Oter les étais à l’étage inférieur, et rem ettre en état. Pose du nouveau revêtem ent de sol et rem ise en état de la pièce. On peut alors passer à la pièce suivante selon la m êm e procédure. Cas du chaînage existant La difficulté tient à la nécessité de lier le chaînage à la dalle, de m anière à transm ettre le cisaillem ent lorsque le bâtim ent tend à se m ettre en parallélogram m e. Une solution consiste à sceller les arm atures de la dalle dans le chaînage sur tout le pourtour du plancher. Le scellem ent se fait à la résine époxy ou au coulis de cim ent. Le but est de réaliser une sorte de couture de l’interface.Le cisaillem ent des arm atures et leur longueur d’ancrage doivent être vérifiés. Dans la m ajorité des cas, les poutres bois reposent sur le chaînage. Elles ne pourront donc pas être gardées.

• Préparation Com m e précédem m ent, à ceci près qu’on ne dispose pas des poutres pour soutenir le coffrage de ka dalle.

• Exécution

Après avoir ôté les poutres, piquer la surface du chaînage pour garantir une m eilleure adhérence du béton. Réaliser les trous de scellem ent. Nettoyer à l’air. Sceller les arm atures de liaison. M ettre en place le coffrage de la dalle et les arm atures (treillis soudé, chapeaux). Saturer d’eau le chaînage existant.

• Coulage et finitions Couler la dalle en veillant à une bonne pénétration du béton dans les engravures. Après la prise, enlever les étais et poser le revêtem ent de sol. Désinstaller le chantier et rem ettre en état (revêtem ents m uraux, m eubles… ).

Cas des planchers béton préfabriqués (corps creux) On suppose l’existence d’un chaînage horizontal. Sinon on est ram ené au prem ier cas avec le plancher en bois. Le plancher est déjà en béton, m ais il ne peut pas être considéré com m e un diaphragm e car il n’est pas assez rigide au cisaillem ent. Une solution est de lui ajouter une dalle de répartition d’épaisseur 6cm environ. En plus de solidariser les blocs préfabriqués et les poutres, elle reprendra elle-m êm e le cisaillem ent et em pêchera le bâtim ent de se m ette en parallélogram m e. Il faut alors vérifier que les poutrelles sont capables de reprendre la surcharge de béton frais, après étaiem ent si nécessaire (conseillé tous les 2m ). Les corps creux servent de coffrage.


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• Préparation

Com m e dans le prem ier cas. • Exécution

Dégager ces corps creux en dégarnissant le plancher de son revêtem ent et de la chape. A l’interface avec le m ur, dans le sens transversal, détruire le dernier bloc de béton de chaque tram e. Réaliser les trous de scellem ent dans le chaînage sur tout le pourtour du plancher et sceller les arm atures de liaison (idem cas précédent). Boucher les alvéoles des corps creux en rive de plancher (sens transversal). Coffrer les rives dégagées. M ettre en place le ferraillage de la dalle.

• Coulage et finitions Couler la dalle de répartition et les extrém ités de plancher. Après séchage, enlever les étais et procéder au finitions.

Plancher m ixte bois/béton Une solution pour renforcer les planchers en bois sem ble se développer, à savoir les planchers m ixtes bois/béton. Le principe est d’associer les deux m atériaux en conservant la poutraison existante (esthétique, absence de dém ontage, support de coffrage) et d’ajouter une dalle en béton léger (isolation acoustique, surcharges reprises plus im portantes). La connexion entre les deux m atériaux est assurée par des rainures et des élém ents m étalliques (vis, connecteurs à clous). Les prem iers essais dans le dom aine donnent des résultats intéressants pour ce qui est de critères de flèche et de résistance à la flexion. Les solutions de connexions sont égalem ent satisfaisantes du point de vue de la reprise du cisaillem ent. La légèreté de la dalle finie perm et d’augm enter la résistance à la flexion (ce qui peut être souhaitable en cas de changem ent d’utilisation du bâtim ent) sans pour autant augm enter beaucoup l’effort sism ique horizontal, qui dépend de la m asse du plancher, ni la surcharge sur les fondations existantes. Pour ce qui est des possibilités d’utiliser cette nouvelle dalle com m e diaphragm e, des études doivent être spécifiquem ent conduites. Il faut prendre en com pte la connexion à la structure verticale et l’éventualité d’y intégrer un chaînage horizontal (ce qui a priori peut être réalisé com m e dans les cas précédents), m ais aussi la plus faible résistance du béton léger. L’effet de chargem ents dynam iques sur la connexion bois/béton doit aussi être étudiée. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Les chaînages ou les engravures doivent être faits par une entreprise spécialisée pour ne pas trop affaiblir les m urs lors des travaux. Peut être entrepris en site occupé, à condition de libérer la pièce en question et celle du niveau inférieur. Nuisances im portantes (travaux de gros-œ uvre : bruits, poussières, traces).


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Nécessité de vérifier la capacité portante des m urs et des fondations (surcharges dues au béton environ 10 fois plus lourd que le plancher bois) et la reprise des efforts horizontaux par les m urs (effet diaphragm e, niveau lourd donc effort horizontaux plus grands).


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Référence : renf

Renforcem ent des planchers - Solidarisation des solives -

Augm entation de la surface d’appui des planchers

Dom aine de renforcem ent : contreventem ent horizontal Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à planchers bois M aison individuelle : M I2 Caractéristiques m écaniques visées :

• transm ission des efforts horizontaux à la structure • Raideur en torsion du bâtim ent


Am élioration de la rigidité Pas de m odification des espaces intérieurs Pas de surcharge du bâtim ent Travaux légers, nuisances assez faibles Les assem blages donnent de la ductilité Technique relativem ent facile

Peut être inacceptable architecturalem ent Risque de créer des irrégularités en élévation Effet diaphragm e lim ité

Com m entaires : Fait appel à des techniques de renforcem ent classiques


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Objectifs : Cette technique nécessite un chaînage existant au niveau des poutres et dans les angles. Pour obtenir un effet de diaphragm e, il faut garantir la liaison m ur plancher et la rigidité en plan du plancher. On cherche à am éliorer la rigidité du plancher en renforçant la connexion poutre plancher et en liant les solives entre elles (cloutage des plaques de bois (panneaux de particules ou contreplaqué par exem ple), renforcem ent par cornières, triangulation). On peut égalem ent trianguler l’ensem ble du plancher par des tirants (palée de contreventem ent). La liaison des poutres avec le m ur doit elle aussi être renforcée par exem ple par des connecteurs m étalliques scellés au m ur. Notons toutefois que la connexion rigide entre les poutres et les m urs est très difficile à cause des variations géom étriques de pièces de bois selon l’hygrom étrie. Précautions et lim ites d’utilisation : Nécessite un chaînage horizontal existant au niveau des planchers Liaison plancher m ur Affaiblissem ent du m ur au niveau des planchers Tenir com pte des variations géom étriques du bois M ise en œ uvre pratique:

• Préparation Vider les deux pièces concernées (haut et bas) et ôter le revêtem ent de sol existant sur le plancher à traiter. Dém onter le platelage pour faire apparaître les poutres. Disposer un platelage provisoire pour les travaux sur le plancher.

• Solidarisation des poutres (Voir schém a d’en-tête)

Percer les points de scellem ent de la cornière dans le chaînage (m urs perpendiculaires aux poutres). Sceller la cornière (chevilles à expansion et vis ou résine époxy). Fixer les poutres aux cornières (vis auto taraudeuses) en deux points, en zone centrale de la poutre pour éviter l’éclatem ent du bois. Une variante consiste à utiliser des sabots faits à l’aide d’une cornière pliée en U et qu’on fixe autour du talon de la poutre. Il existe aussi des sabots pour charpente industrielle. On ne les utilisera que si leur épaisseur est suffisante (1.5 m m ). Au droit des refends, entretoiser les poutres de part et d’autre du m ur. Fixer les plaques de solidarisation à chaque extrém ité du plancher. Celles-ci doivent être suffisam m ent larges et épaisses pour form er une fois fixées sur les poutres, un ensem ble rigide dans le plan et hors plan. Elles doivent être de plus continues afin de solidariser toutes les poutres. On aura intérêt à prendre la plus grande largeur qu’il est possible d’achem iner sur place avec la longueur requise (au m inim um 50cm pour une portée des poutres de 3,5m ). Ces plaques doivent s’opposer au glissem ent des poutres ; la connexion travaille en cisaillem ent. On utilisera des plaques de contreplaqué ou des panneaux de particules de 20m m d’épaisseur au m oins pour les espacem ents courant entre poutres. Une variante consiste à utiliser des plaques m étalliques. Un soin particulier doit être apporté à la connexion pour que les vis ne déform ent pas les plaques et créent ainsi jeu qui annulerait l’effet recherché.


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• Contreventem ent horizontal On désire faire passer les tirants à ras des poutres entre le plancher et les poutres ; cependant il faut éviter tout contact des tirants avec les poutres pour ne pas introduire d’efforts parasites dans les poutres ni de pertes de tension dans le câble. Percer en biais le chaînage aux angles afin de sceller les ancrages des tirants. L’ancrage est soit scellé à la résine, soit le trou est débouchant et l’ancrage s’appuie sur le chaînage du coté extérieur. On peut utiliser aussi des ancrages pour câbles de précontrainte. Tendre les tirants pour annuler les jeux et anticiper le fluage d’ensem ble : les tirant n’assurent le contreventem ent que lorsqu’il sont tendus. Les tirants pourront être au choix des câbles ou des barres m étalliques filetées aux extrém ités.

Exem ple de scellem ent des tirants

• Pose du plancher et finitions

Calepiner le plancher pour laisser passer les tirants puis poser le platelage (panneaux de particules par exem ple, puis le clouer sur les poutres (pointes torsadées de 90m m tous les 30 cm ). Poser le revêtem ent de sol, l’isolation (éventuellem ent) et le faux plafond (entre les poutres pour cacher les tirants) et rem ettre en état les pièces. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique relativem ent rapide. Im m obilisation des pièces, m ais le reste du bâtim ent peut être occupé. Nuisances assez faibles (bruits de perçage, poussières)


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : hor

Chaînage horizontal - Création ou réparation d’un chaînage

en tête de bâtim ent

Dom aine de renforcem ent : ensem ble du bâtim ent Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à m ur de m açonnerie M aisons individuelles : M I, M I5, M I3 Im m eubles de m oins de 4 étages : PB2 Caractéristiques m écaniques visées :

• Transm ission des efforts à la m açonnerie (cisaillem ent) • Confinem ent des blocs • Stabilité d’ensem ble, liaison des m urs


Evite la déstructuration du bâtim ent Travaux lourds Difficulté de la m ise en oeuvre Affaiblissem ent des m urs pendant la phase de travaux Hétérogénéité de raideur M odification de la répartition des charges Dans certain cas, ne peut être m ise en œ uvre que par beau tem ps.

Com m entaires : S’applique aussi à l’am élioration des chaînages existants. Plus adapté aux travaux de réhabilitation lourde


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Le chaînage sous toiture est insuffisant pour garantir la stabilité du bâtim ent si les m urs sont hauts (plus de deux niveaux). Il faut égalem ent prévoir un chaînage des planchers (voir fiche dia2). O bjectifs On cherche à lier ensem ble tous les élém ents de m açonnerie (blocs de béton ou briques) afin d’am éliorer le com portem ent d’ensem ble. Cette technique perm et une redistribution des efforts lorsqu’une zone particulière est sollicitée. Pour être vraim ent efficace, le chaînage doit être horizontal et vertical. Ici on se lim ite au cas où, soit le chaînage vertical existe, soit un dispositif de renforcem ent des angles et des intersections m urs/refends a été adopté (harpage efficace des m açonneries, utilisation de blocs d’angles, existence d’un ferraillage vertical). Dans la suite, le term e chaînage vertical englobera l’ensem ble de ces dispositions constructives. Le cas où la réalisation de chaînages dans les deux directions est nécessaire conduit à des travaux trop lourds pour être envisageables. Précautions et lim ites d’utilisation : Etayer les m urs et vérifier leur capacité portante pendant les travaux. Veiller au recouvrem ent suffisant des arm atures dans les coins. Prévoir des cadres de cisaillem ent régulièrem ent espacés. Soigner la liaison entre le chaînage et les m urs pour une bonne transm ission des efforts. M ise en œ uvre pratique: En ôtant la toiture : C’est la m éthode la plus lourde. La pluie peut considérablem ent gêner les opérations si le bâtim ent reste occupé. On peut alors réaliser le chaînage de l’ensem ble du bâtim ent au som m et des m urs. Pour être efficace, le chaînage doit être continu et porter sur des m urs qui sont tous au m êm e niveau. Son exécution est sem blable à celle d’une poutre, à ceci près que le chaînage repose sur le m ur. On prévoira des dispositifs d’ancrage de la toiture dans le chaînage.

• Préparation : M onter l’échafaudage et la grue. Isoler le reste du bâtim ent en cas de pluie (bâche). Enlever la couverture et la stocker pour une éventuelle réutilisation. Dém onter les poutres secondaires (sens longitudinal). Dém onter la structure principale : ferm ettes, poutraison principale. Si la charpente est en bon état et si le projet le prévoit, on pourra rem onter la charpente à l’identique à la fin des travaux. Dém olition des pignons jusqu’au niveau du futur chaînage.

• Exécution du chaînage

Coffrer le chaînage sur l’ensem ble du bâtim ent avec une épaisseur de chaînage d’au m oins 20cm . M ettre en place le ferraillage (longitudinal et transversal). Veiller au bon recouvrem ent des arm atures longitudinales dans les angles (longueur de recouvrem ent suffisante, pliage en angle droit dans les angles). Il faut absolum ent lier le chaînage horizontal au chaînage vertical. Sceller des attentes verticales au droit de celui-ci, et les relier sur le ferraillage horizontal. Couler le béton. Bien vibrer pour que le béton pénètre partout.


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• Rem ise en place de la toiture Reconstruire les pignons en m açonnerie et poser la charpente. Solidariser la charpente et le chaînage en scellant les connecteurs dans le béton (ferm ettes). Procéder à la couverture et aux finitions (revêtem ent m ural sur les pignon, zinguerie) Variantes : Reprise en sous oeuvre: M oins tributaire des conditions m étéorologiques, m ais plus difficile. Ne peut pas être fait en site occupé. Au vu du travail dem andé, il serait peut-être judicieux de créer directem ent un diaphragm e (dalle béton). Etayer la toiture près du m ur. Reprise en sous œ uvre : créer les engravures horizontales sur une dem i épaisseur du m ur, m ettre en place des arm atures (barres ou profilé), couler le béton. Après durcissem ent du béton on peut réaliser la deuxièm e m oitié. Si la partie de m ur au dessus du chaînage est lourde (pignon), on peut le réaliser par tranche d’un m ètre environ afin de ne pas trop affaiblir le m ur. Le problèm e est de garantir la continuité des arm atures du chaînage. Veiller à lier les deux parties du chaînage entre elles. Chaînage sous toiture :

Certaines toitures ont l’avantage de présenter un écart suffisant entre le dessus du m ur et les chevrons. On peut alors y placer le chaînage sans dém onter la toiture ni la reprendre en sous œ uvre. Les travaux peuvent être faits en site occupé. L’espace est néanm oins encom bré ce qui rend difficile son accès. Si c’est possible on va créer le chaînage au dessus de la poutre. Il faut quand m êm e garantir un jeu suffisant entre la poutre et le béton pour ne pas gêner les dilatations du bois. On peut par exem ple entourer la poutre de polystyrène expansé en feuilles de 2 cm d’épaisseur, qui seront enlevées après la prise du béton. L’exécution est sem blable au prem ier cas sans dépose de la toiture.

• Préparation Ouvrir un accès par le toit. Faire un platelage sur les poutres dans les com bles.

• Réalisation du chaînage Creuser les engravures dans les pignons et les refends. Coffrer l’espace entre les poutres et sur la hauteur du chaînage. Protéger les poutres en les recouvrant de polystyrène expansé à l’intérieur du coffrage (épaisseur de 2 cm environ). M ettre en place le ferraillage en veillant à la liaison avec les chaînages existants. Couler le béton.

• Repli du chantier.

A titre d’indications, un chaînage classique sous la toiture sur la totalité de l’épaisseur du m ur com porte 4 arm atures longitudinales HA10 et de cadres HA6 espacés de 20 cm .


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Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique lourde, sauf dans la dernière variante. La deuxièm e variante nécessite de travailler en site libre.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : vert

Chaînage vertical - Création ou réparation d’un chaînage

Dom aine de renforcem ent : ensem ble du bâtim ent Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à m ur de m açonnerie M aisons individuelles : M I1, M I2, M I3 Im m eubles de m oins de 4 étages : PB2 Caractéristiques m écaniques visées :

• Transm ission des efforts à la m açonnerie (cisaillem ent) • Confinem ent des blocs • Stabilité d’ensem ble, liaison des m urs


Evite la déstructuration du bâtim ent Travaux lourds Difficulté de la m ise en oeuvre Affaiblissem ent des m urs pendant la phase de travaux Hétérogénéité de raideur M odification de la répartition des charges Risque de désordres locaux

Com m entaires : S’applique aussi à l’am élioration des chaînages existants. Plus adapté aux travaux de réhabilitation lourde


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Le chaînage vertical nécessite un chaînage horizontal préalable. En cas d’absence de ce dernier, il faut prévoir de le réaliser aussi. Néanm oins, il sem ble plus pratique de réaliser d’abord le chaînage vertical. O bjectifs Le but est de rendre le bâtim ent non fragile. On cherche à lier ensem ble tous les élém ents de m açonnerie (blocs de béton ou briques) afin d’am éliorer le com portem ent d’ensem ble. Cette technique perm et une redistribution des efforts lorsqu’une zone particulière est sollicitée. Pour être vraim ent efficace, le chaînage doit être horizontal et vertical. Précautions et lim ites d’utilisation : Veiller au recouvrem ent suffisant des arm atures dans les coins. Prévoir des cadres de cisaillem ent régulièrem ent espacés. Soigner la liaison entre le chaînage et les m urs pour une bonne transm ission des efforts. M ise en œ uvre pratique: Création d’un chaînage en béton Il s’agit de techniques très lourdes. L’accès par l’intérieur est réservé aux cas de réhabilitation lourde en site libre. Les chaînages doivent être réalisés dans les angles et en partie courante de façon encadrer les grandes ouvertures. On rappelle ci-dessous le principe des chaînages verticaux donné dans le guide CP-M I Antilles (dans les zones de sism icité m oyenne, ces exigences peuvent être abaissées) :

Par l’extérieur

• Préparation : Faire une saignée verticale d’une profondeur d’au m oins 15 cm et une largeur de 20cm sur toute la hauteur du bâtim ent. Veiller à faire apparaître les arm atures des chaînages horizontaux afin de créer une liaison efficace au nœ ud. Dans le cas de bâtim ents à dalle, cela im plique de traverser celle-ci. Sceller des tiges verticales dans les fondations pour assurer une bonne transm ission des efforts.


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• Exécution : Ferrailler avec des arm atures de poteau : arm atures longitudinales (m inim um 4HA10) et cadres (HA6 tous les 15cm ). S’il n’y a pas suffisam m ent d’arm atures dans le nœ ud de liaison avec la dalle ou le chaînage horizontal, sceller des tiges horizontales en veillant à atteindre le ferraillage horizontal avec une longueur de recouvrem ent suffisante. Dans tous les cas les longueurs d’ancrage et de recouvrem ent prévus par les règles PS 92 et BAEL 91 doivent être respectées. Les arm atures longitudinales doivent être rectiligne sur toute la hauteur du bâtim ent.

Coffrer sur la hauteur d’un niveau. Couler le béton et vibrer par l’extérieur. Le béton doit être assez fluide pour atteindre tous les points du coffrage et rem plir les espaces dans les blocs cassés. L’efficacité de la liaison avec la m açonnerie en dépend. Veiller surtout au bétonnage correct du nœ ud. Le lendem ain on peut passer au niveau supérieur.

• Finitions : Décoffrer et boucher les trous non com blés. Refaire les revêtem ents extérieurs.

Par l’intérieur La dém arche est sim ilaire m ais plus difficile du fait des problèm es d’accès. On se contentera de percer la dalle afin de faire passer les arm atures de continuité. Chaînage m étallique Les arm atures sont cette fois extérieures au m ur afin d’éviter de l’affaiblir. On souhaite solidariser les blocs en les confinant.

Par assem blage

On utilise des plats et des cornières de part et d’autre du m ur. Ceux-ci sont ensuite reliés par des tiges filetées afin d’assurer la transm ission des efforts et de confiner les blocs. Il faut s’assurer qu’il n’y a pas de risque de fissuration des blocs en contact avec les tiges sous l’effet des contraintes locales.

Par collage Les m êm es élém ents m étalliques sont utilisés m ais ils sont collés sur la m açonnerie. Leur dim ension (largeur) est liée à la longueur d’ancrage nécessaire pour réaliser le collage.


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• Préparation :

Gratter le revêtem ent des m urs à l’extérieur et à l’intérieur pour faire apparaître la m açonnerie à l’endroit du chaînage. Percer les dalles et les fondations pour faire passer des tiges de continuité. Les sceller à la résine ou au m ortier. Pour les plats assem blés, repérer les em placem ents des tiges filetées et percer le m ur.

• Exécution : Placer les plats et souder les liaisons d’un m êm e coté (entre plats ou avec les tiges de continuité). Boulonner les assem blages ou coller les plats (ne pas oublier d’appliquer une pression sur les plats pendant le collage).

• Finitions : Enduire ou peindre les plats pour les protéger de la corrosion. Poser les revêtem ents m uraux et l’isolation. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique lourde.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : enc

Encadrem ent des ouvertures Création ou réparation de linteaux et de m ontants

Dom aine de renforcem ent : ouvertures Types de bâtim ents concernés : bâtim ents à m ur de m açonnerie M aisons individuelles : M I1, M I2 et M I3 Im m eubles de m oins de 4 étages : PB2 Caractéristiques m écaniques visées :

• Transm ission des efforts à la m açonnerie (cisaillem ent) • Confinem ent des blocs

Avantages Inconvénients Evite la déstructuration du bâtim ent Renforce les ouvertures, ce qui facilite l’évacuation du bâtim ent après séism e Possible en site occupé

Travaux assez lourds, m ais locaux

Com m entaires : S’applique aussi à l’am élioration des chaînages existants. Plus adapté aux travaux de réhabilitation lourde. Peut être planifié par phase (pièce par pièce par exem ple). Techniques de renforcem ent classiques. O bjectifs On cherche à lier ensem ble tous les élém ents de m açonnerie (blocs de béton ou briques) afin d’am éliorer le com portem ent d’ensem ble. Cette technique perm et une redistribution des efforts lorsqu’une zone particulière est sollicitée. Pour être vraim ent efficace, le chaînage doit être horizontal et vertical. Souvent un linteau existe déjà, pour des raisons de facilité de la construction. Par contre, dans ce cas, il est très difficile de connaître le taux d’arm atures a priori. Le principe de chaînage global d’un m ur à ouvertures est donné par le schém a d’en-tête.


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Précautions et lim ites d’utilisation : Etayer les ouvertures. Veiller au recouvrem ent suffisant des arm atures dans les coins. Prévoir des cadres de cisaillem ent régulièrem ent espacés lorsque les encadrem ents sont en béton arm é. Soigner la liaison entre le chaînage et les m urs pour une bonne transm ission des efforts. Contrôler le retrait du béton et s’assurer qu’il ne rem et pas en cause l’efficacité de l’encadrem ent. M ise en œ uvre pratique:

• Préparation : Oter les huisseries.m ette en place un échafaudage bas.

• Exécution des travaux En l’absence de linteau existant : M ur fortem ent chargé : La descente de charges se fait par voûte de déchargem ent autour de l’ouverture. Il faut veiller à ne pas trop perturber la descente de charge pendant l’exécution. On procède par reprise en sous œ uvre. Linteau : On va le réaliser avec des profilés m étalliques (IPE ou U) sur la dem i épaisseur du m ur. Etayer la partie supérieure de l’ouverture sur une dem i épaisseur en pinçant une plaque qui servira de coffrage pour la face inférieure du liteau. Faire une engravure dans le m ur sur l’autre dem i épaisseur. Celle-ci doit être suffisam m ent large pour que le linteau fonctionne lorsqu’on creusera les jam bages. M ettre en place le profilé. Bourrer de béton et veiller à ce qu’il pénètre partout et assure un bon contact entre la m açonnerie supérieure et le profilé. Laisser sécher suffisam m ent pour que le béton atteigne une résistance suffisante pour reprendre la descente de charge. Déplacer les étais sous la partie qui vient d’être term inée. Procéder com m e précédem m ent sur la partie restante et lier les profilés par des tiges filetées tous les 15 cm . Une fois que le béton a la résistance suffisante on peut passer à la réalisation des jam bages.

Jam bages : On exécute en une seule fois les jam bages et le fond de l’encadrem ent sur toute la largeur. Casser la m açonnerie sur une dizaine de centim ètres de profondeur. Rainurer le béton entre les profilés du linteau pour faire passer les arm atures de liaison. M ettre en place les parois latérales du coffrage. Placer le ferraillage en scellant les arm atures de liaison dans le linteau au m ortier à prise rapide. Ferm er le coffrage vertical en laissant une ouverture pour couler le béton. Couler le béton. Après séchage, enlever les étais et boucher les trous et enrober les profilés de béton (projeté sur du grillage à m outons).


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M ur faiblem ent chargé : L’encadrem ent a seulem ent un rôle de solidarisation des blocs. On peut alors exécuter l’encadrem ent en une seule fois. Préparer le ferraillage com plet. Elargir l’ouverture de 10 cm sur son périm ètre. Placer les arm atures. Coffrer et couler le béton. Pour assurer une bonne liaison en partie supérieure, boucher éventuellem ent l’espace entre le linteau et la m açonnerie avec du m ortier ou de la résine après que le béton a effectué son retrait. Avec un linteau existant :

Etayer le linteau existant. Elargir l’ouverture pour réaliser les jam bages et la sem elle. Piquer le linteau pour faire apparaître les arm atures sur une dizaine de centim ètres au droit des jam bages. S’il s’agit d’un linteau m étallique, procéder com m e dans le prem ier cas. Placer les arm atures et les arm atures de liaison. Sceller ces dernières au m ortier. Coffrer et couler com m e précédem m ent. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : La création de linteaux est relativem ent courante en réhabilitation classique. Le fonctionnem ent correct des encadrem ents est très lié à la qualité d’exécution. Une m ise en charge trop rapide peut fissurer le béton ou désolidariser la m açonnerie, ce qui rendrait inutile les travaux. Dans la technique de base, on réduit les délais lorsqu’on renforce plusieurs ouvertures, puisque le séchage est fait en tem ps m asqué. Prévoir le rem placem ent des huisseries.


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Fiche Technique de renforcem ent Référence : ssec

Renforcem ent de la structure secondaire : Chem inées, balcons, m arquises,

élém ents de façade

Dom aine de renforcem ent : structure secondaire Types de bâtim ents concernés : tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Non effondrem ent partiel

Avantages Inconvénients Petits travaux extérieurs Concerne la plupart des dégâts causés par les séism es en France Peut éviter des victim es Diagnostic sim ple

Risque souvent sous évalué

Com m entaires : Fait appel à des techniques de renforcem ent classique et sim ples. O bjectifs : Il s’agit d’éviter la fragilité des élém ents de structure secondaire dont la chute pourrait affecter la structure principale ou faire des victim es. Précautions et lim ites d’utilisation : Ces dispositions sont à prendre avant toutes autres m esures plus im portantes visant la structure principale. Cependant elles ne garantissent pas la tenue de cette dernière.


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M ise en œ uvre pratique:

• Diagnostic : Repérer tous les élém ents de structure secondaire présentant un risque d’effondrem ent. Chercher les m oyens de prévention existant (liaisons, dispositifs de retenue). Dans le cas d’insuffisance de ces dispositions, élaborer une stratégie de renforcem ent en tenant com pte des effets secondaires (report de charges, forces ponctuelles… ).

• Renforcem ents courants : Haubanage des antennes Il est nécessaire dans le cas d’antennes de grande hauteur et lourde. Leur chute pourrait endom m ager la toiture et provoquer des effondrem ents en chaîne. Les haubans doivent être fixés sur la structure principale (m urs ou charpente) à des endroits qui ne seront pas déstabilisés par le report de charges ponctuelles. On placera au m oins 4 haubans pour garantir une certaine hyperstaticité.

Renforcem ent des chem inées La plupart des dégâts causés par les séism es en France sont dus à la chute des chem inées. Lorsque celles-ci perforent la toiture ou tom bent dans la rue, elles peuvent faire des victim es. Le problèm e est dû à deux facteurs principaux : le poids des chem inées par rapport à la charpente (charpente en bois) et leur élancem ent (cas des toits de forte pente). Elles subissent un effet coup de fouet à cause de la différence de raideur avec la structure principale.

Une prem ière solution si le poids de la chem inée n’est pas préjudiciable (ou si elle est autostable) est de l’haubaner en tête et de la solidariser à la charpente au niveau de l’interface. Les haubans sont liés à la chem inée par un collier m étallique.L’ancrage des hauban doit se faire sur des élém ent de structure principale capable de reprendre les tractions (refend, poteaux) ; l’ancrage en travée sur une poutre crée des m om ents négatifs pour lesquels il faut vérifier le ferraillage. Cette solution est néanm oins peu esthétique.


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On peut aussi arm er la m açonnerie par un chem isage externe de m anière à la rendre capable de reprendre les efforts liés à cet effet coup de fouet. On applique alors les m éthodes du chem isage des poteaux. Un m atériau com posite ne peut être utilisé en raison de sa vulnérabilité à la chaleur (en plus de son coût). Le chem isage par cornières m étalliques sem ble le plus indiqué. On veillera à protéger les élém ents m étalliques, par exem ple par un revêtem ent adapté peu sensible à la chaleur (peinture, arm atures galvanisées, béton… ). Il faut veiller à prolonger les arm atures jusqu’à la dalle la plus proche et les y ancrer pour form er une liaison encastrée. En effet la form ation d’une rotule dans la chem inée provoquerait son effondrem ent. Une autre possibilité consiste à rem placer le conduit en m açonnerie par un conduit en tube m étallique plus léger. On veillera à bien le solidariser avec la toiture. Cette solution est à privilégier si la hauteur de la chem inée par rapport à la prem ière dalle disponible est grande. Une chem inée lourde devrait reprendre des efforts trop im portants.

Si cette solution n’est pas envisageable, il faut créer un appui interm édiaire pour réduire la hauteur de console de la chem inée. Le renforcem ent du m om ent résistant est fait par chem isage com m e précédem m ent. On peut envisager de créer de part et d’autre du conduit, deux poutres parallèle en béton (coulé en place ou préfabriquées, par exem ple précontrainte) au dessus du plancher haut en bois et de les lier aux refends les plus proches. Il faut les dim ensionner de m anière à reprendre des m om ents en m ilieu de travée (positifs ou négatifs). Si on ne peut utiliser qu’une poutre, il faut aussi la calculer en torsion ; dans ce cas on privilégiera les sections sym étriques. On peut aussi utiliser des profilés m étalliques. On veillera particulièrem ent à la liaison entre les poutres et le conduit, par exem ple en soudant une plaque m étallique sur les cornières où on viendra visser les poutres (voir schém a). Ensuite, une fois les poutres posées, on les solidarisera par des tirant légèrem ent tendus afin d’éviter les tractions perpendiculaires au conduit et assurer un travail hom ogène en torsion. Renforcem ent des porte-à-faux

Des élém ents de décoration en porte-à-faux peuvent atteindre des poids relativem ent im portants. Leur chute peut être m ortelle ou bloquer les issues de secours. On suppose que le ferraillage est insuffisant pour reprendre l’augm entation d’accélération verticale due au séism e (augm entation du m om ent de console, inversion du m om ent.


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On peut décider de supprim er le porte-à-faux en créant des poteaux aux extrém ités. On veillera à répartir la charge ponctuelle provoquée par la présence du poteau sur l’élém ent (risque de perforation), par exem ple en réalisant une poutre. Il peut s’agir aussi de renforcer des poteaux existant non dim ensionnés au séism e. On vérifiera aussi que les fondations de ces poteaux sont satisfaisantes. Une autre solution consiste à utiliser des haubans associés à un systèm e de répartition des efforts. Cette solution est efficace pour les accélérations vers le bas. Si le soulèvem ent est risqué, il faut doubler le systèm e de haubans. Renforcem ent des balcons Ce sont des porte-à-faux qui sont souvent lourdem ent chargés. On peut les renforcer par l’ajout de poteaux sur toute la hauteur, l’ajout de voiles latéraux ou la triangulation des cotés.

Dans tous les cas on veillera à l’interaction avec la structure existante et aux fondations éventuelles (poteaux, voiles). Dans ces deux derniers cas les travaux sont im portants et le coulage peut présenter des difficultés.

• Si on opte pour l’ajout de poteaux, le ferraillage du balcon risque de devenir insuffisant car les arm atures sont disposées à l’origine pour reprendre un m om ent négatif, m axim al à l’encastrem ent. Or après ajout des poteaux, le m om ent m axim al est positif et se situe en m ilieu de travée. On peut envisager de renforcer cette partie par du com posite collé en plaques en m ilieu de travée (entre les poteaux et entre les poteaux et la façade. La liaison des têtes de poteaux et des balcons doit être soignée pour éviter le soulèvem ent ou le poinçonnage. On doit enfin garantir la continuité des arm atures longitudinales si ces poteaux sont en béton arm é. On peut palier en partie à ce problèm e en envisageant des poteaux m étalliques (éventuellem ent pourvu d’un habillage pour le traitem ent esthétique). Ces poteaux sont continus et sont placés contre le balcon. La liaison au balcon se fait par un gousset soudé au poteau.


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• Lorsqu’on ajoute des voiles sur toute la profondeur des balcons, la distribution des m om ents est aussi m odifiée. Il faudra peut-être renforcer en travée de la m êm e m anière que précédem m ent m ais seulem ent dans le sens de la largeur.Etant donné la pauvreté du ferraillage en rive d’une dalle en console, la liaison entre le nouveau voile et la dalle risque de poser problèm e, m êm e si on ne considère qu’un appui ponctuel (épaufrure du béton, fissuration).

• Les deux dernières techniques présentent les m êm es difficultés que pour l’ajout de poteau : il faut traiter les singularités liées aux liaison et à la redistribution des efforts. Ces dernières m éthodes sont néanm oins plus légères.

Façades préfabriquées Il faut garantir leur stabilité et leur m aintient en place. Elles doivent être accrochées aux quatre coins avec deux attaches fixes (haut) et deux attaches m obiles ou ductiles (bas). Ainsi ce systèm e perm et un m ouvem ent des façades et les m aintient en place après séism es. Lors de celui-ci tout ce passe com m e si les façades étaient suspendues par le haut. Il faut dim ensionner les attaches fixes en conséquence. Prévoir un dispositif anti-désolidarisation (ou de retenue, de type lien par câble court) afin de retenir les façades en cas de rupture des attaches. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique relativem ent rapide et ne nécessitant généralem ent que des travaux extérieurs. Ceux-ci peuvent être intégrés aux frais de m aintenance ou de rénovation du bâtim ent.


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Référence : ens1

Solidarisation des élém ents de structure par Ajout de précontrainte extérieure

Dom aine de renforcem ent : ensem ble du bâtim ent Types de bâtim ents concernés : tous bâtim ents Caractéristiques m écaniques visées :

• Augm entation du m om ent résistant (poutres ou planchers) • Augm entation de l’effort tranchant • Torsion : Solidarisation d’ensem ble (anti-basculem ent des m urs, solidarisation du

bâtim ent en un seul bloc (cas des joints de dilatation)) • Liaison m ur fondations • Dim inution du basculem ent d’ensem ble • Réduction de la traction dans les m urs (fissures horizontales dues à l’accélération

horizontale du séism e)


Dim inution de l’effet de torsion Répartition des efforts horizontaux

Nécessite un calcul com plet du bâtim ent Tracé du câble fixé par l’effet recherché Travaux lourds Pertes de précontraintes sensibles aux déform ations de la structure (fluage, déform ation des m urs de m açonnerie par glissem ent)


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Com m entaires : Technique courante en génie civil (renforcem ent et construction des ponts) Précautions et lim ites d’utilisation : Ancrage des câbles. M odification du chem inem ent des efforts. Concentration de contraintes au niveau des ancrages. Soulèvem ent des fondations. Surcharge du m ur. M ise en œ uvre : Deux effets principaux : Solidarisation du bloc : tracé rectiligne. Augm entation du m om ent résistant d’une poutre : tracé polygonal. La présence de déviateurs augm ente les pertes de précontraintes. L’augm entation du m om ent résistant et la reprise du cisaillem ent dépendent du tracé du câble. Dispositifs d’ancrage : plaques m étalliques ou tête d’ancrage classique si on peut la noyer le m ur. On peut aussi utiliser une longrine d’extrém ité. Préparer l’accès aux fondations (renforcem ent des m urs). Créer le tracé du câble (forage, précontrainte extérieure sym étrique (intérieur du extérieur m ur). Positionner et m ettre en tension le câble. Elém ents à prendre en com pte dans le calcul du coût de renforcem ent : Technique courante, surtout en génie civil. Connaît déjà des applications dans le bâtim ent. Le recours à une entreprise spécialisée est indispensable. L’accessibilité des fondations et la géom étrie du bâtim ent sont déterm inantes. Des renforcem ents annexes sont à envisager du fait du report des charges.

Conclusions

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CHAPITRE 6 Conclusion

Conclusions

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6 CO NCLUSIO NS Le renforcem ent du bâti existant vis-à-vis du risque sism ique, nous l’avons dit, se situe dans un contexte qui dépasse celui des aspects purem ent techniques. La prise de conscience du risque et l’analyse des conditions techniques de sa réduction ne sont pas seules à gouverner le choix des décisions en la m atière, ces choix concernant aussi bien le niveau d’accélération pour laquelle on souhaite un bon com portem ent des ouvrages, que le niveau (au sens statistique du term e) de dégradation du bâti, ou encore les types d’ouvrages que l’on souhaite prioritairem ent protéger.

Beaucoup d’actions sont actuellem ent engagées pour affiner la connaissance que l’on a du com portem ent des ouvrages soum is à l’action sism ique, m ais l’essentiel des travaux concerne la construction neuve, pour laquelle il est relativem ent aisé de décider d’une dém arche cohérente, et qui s’inscrit convenablem ent dans le contexte général, c’est-à-dire prenant en com pte aussi bien la dim ension technique que la dim ension socio-économ ique.

Les Règles parasism iques de conception et de calcul des constructions, en vigueur actuellem ent en France (Règles PS 92 et dispositions enveloppe des PS-M I 89), visent exclusivem ent les ouvrages neufs. Les prescriptions que l’on y trouve ne traitent pas du renforcem ent du bâti existant. La France ne dispose pas à ce jour de code traitant ce problèm e. Il faut noter qu’un texte européen (la partie 3 de l’Eurocode 8) est actuellem ent en phase de préparation, et traite du renforcem ent du bâti existant, m ais que ce texte ne sera pas opérationnel avant quelque années, nécessaire à son achèvem ent.

Par ailleurs, les Règles françaises actuelles sont d'application récente. Le niveau de sécurité auquel leur application conduit ne peut donc être, en théorie, constaté que dans des constructions érigées après la m ise en application de ces Règles. En outre, on sait aujourd’hui que le niveau de sécurité conféré par les précédentes Règles (PS 69) peut être inférieur à celui des Règles actuelles.

Le présent guide propose es m éthodes perm ettant d’envisager le renforcem ent des bâtim ents existants, dont beaucoup n’ont pas été construits selon des règles parasism iques.

De plus, et afin de clarifier et d’illustrer les considérations théoriques développées, des exem ples de calcul sont proposés en annexes de ce guide. Ces calculs se veulent sim ples et ne nécessitent pas de m oyens de calculs particuliers, de m anière à ce qu’un ingénieur n’ayant pas une grande pratique du calcul sism ique puisse rapidem ent les appréhender.

On notera, pour finir, que les approches utilisées ici, dans leur ensem ble, restent cohérentes avec les dispositions qui se profilent dans la partie 3 de l’Eurocode 8. En définitive, il est im probable que le contenu du présent guide, dans ses grandes lignes et notam m ent dans sa dém arche, soit rem is en cause lorsque le texte européen sera appliqué. Les m éthodes de calcul seront peut-être légèrem ent m odifiées par le biais de certains coefficients, m ais la teneur des justifications n’est pas susceptible d’être bouleversée.

Conclusions

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Si l’on garde à l’esprit que le renouvellem ent du parc bâti en France est de l’ordre de 100 ans, il apparaît que ce serait - théoriquem ent - dans près d'un siècle que le parc bâti présentera, vis-à-vis du séism e, un niveau de sécurité équivalent à celui visé par les Règles actuelles. Cette durée ne m et pas à l'abri d'un séism e m ajeur en France, dont la période de retour est sans nul doute inférieure dans certaines régions.

A la lum ière de ce qui précède, deux scénarii sont possibles, a priori :

1. Soit on ne procède à aucun renforcem ent du bâti existant et on attend alors l’achèvem ent du cycle de renouvellem ent du bâti. Dans ce cas, on m aintiendrait, pendant plusieurs décennies, un niveau de sécurité vis-à-vis du séism e bien inférieur à celui requis par les Règles, avec une probabilité élevée de subir un séism e m ajeur pour une part im portante du bâti.

2. Soit on renforce la totalité du bâti existant afin de hisser le plus rapidem ent possible son niveau de sécurité à celui requis par les Règles. Dans ce cas, la charge financière à supporter pour le renforcem ent intégral de tous les bâtim ents de France serait énorm e et vouerait à l’échec la réalisation d’un tel projet.

On se rend com pte qu’aucun des deux scénarii précédents n’est vraim ent satisfaisant, le prem ier com prom ettant fortem ent la sécurité des personnes, le second consistant en une im possibilité m atérielle de réalisation. On en déduit finalem ent qu’il y aurait lieu de m ettre en place une réflexion perm ettant la définition d’une stratégie de com prom is entre les deux situations extrêm es. La présente étude a tenté de faire face à cette situation et a entrepris de bâtir un cadre d’actions susceptible de concilier les deux exigences que sont un niveau de sécurité « acceptable » des constructions existantes vis-à-vis du risque sism ique, et un coût « supportable » des renforcem ents, en regard du fait que l’action visée est une action accidentelle, donc faiblem ent probable par nature. Dans cet esprit, tout en s’attachant à exam iner les conditions techniques dans lesquelles les opérations de renforcem ent doivent être conduites, la dém arche adoptée a toujours gardé en m ém oire que les coûts et volum es de travaux associés aux renforcem ents indiqués devaient rester dans des lim ites telles que la décision de renforcer ou non un bâtim ent ne soit pas dictée uniquem ent par des considérations économ iques. Pour cela, les techniques de renforcem ent présentées et détaillées dans le présent guide sont pour certaines très sim ples à m ettre en œ uvre – pour autant que la constitution du bâtim ent visé perm ette d’utiliser ces techniques – et d’un coût « raisonnable » eu égard à l’enjeu. Se voulant résolum ent didactique, le présent guide a été construit en respectant la chronologie des actions à m ener lorsque l’on souhaite envisager le renforcem ent d’un bâtim ent vis-à-vis du risque sism ique : • Le prem ier chapitre, introductif, présente les objectifs et la portée du docum ent. Il en annonce le dom aine d’application et introduit la problém atique du bâti existant.

Conclusions

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• Le deuxièm e chapitre détaille les m éthodes de reconnaissance, préalables à toute autre action, puisqu’il s’agit de sim plem ent connaître l’ouvrage, que l’on s’apprête à renforcer. Ce chapitre souligne la difficulté de cette étape, et insiste sur le fait qu’il n’est pas indispensable de tout reconnaître précisém ent. Les opérations de diagnostic (appelées quelquefois – à tort – expertises) sont présentées de m anière à laisser le choix du niveau de précision à l’ingénieur chargé de ce diagnostic. Il est m êm e proposé des valeurs par défaut de reconnaissance précise.

• Le troisièm e chapitre, qui constitue une suite logique du précédent, présente les différentes m éthodes utilisées pour évaluer les sollicitations sism iques susceptibles d’être appliquées à l’ouvrage. Le calcul de ces sollicitations est évidem m ent fonction des inform ations fournies par la reconnaissance (position des élém ents de contreventem ents, dim ensions générales, m asses m ises en jeu, etc.).

• Le quatrièm e chapitre est consacré au calcul des capacités résistantes, puisque la justification consiste à com parer ces capacités aux sollicitations appliquées, calculées au chapitre précédent.

• Le cinquièm e et dernier chapitre, enfin, clôture la dém arche puisqu’il présente les différents m oyens perm ettant de renforcer l’ouvrage dans le cas où la justification aurait conduit à la nécessité de renforcer. Com pte tenu de l’aspect pratique des notions utilisées, il a été jugé pertinent de présenter les différentes techniques de renforcem ent de m anière détaillée, dans des fiches docum entées et abondam m ent pourvues de schém as.

Bibliographie

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7 BIBLIO G RAPHIE

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