Guide RGCU - Renforcement Du Bâti Existant

7/26/2019 Guide RGCU - Renforcement Du Bti Existant

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Rseau Gnie Civil et Urbain

RENFORCEM ENT PARASISM IQUE

DU BATI EXISTANT

Guide M thodologique


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Le prsent guide a t labor dans le cadre de ltude du Rseau G nie civil etUrbain intitule Renforcem ent parasism ique du bti 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 ConsultantsSchaud et M etzVinci ConstructionCSTBDynam ic ConceptCSTBCSTB

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

Universit de M arne-la-ValleCEAEDF SEPTENCERIBUniversit de M arne-la-ValleCom it Scientifique et Technique (CST) delAFPSOrdre des ArchitectesDGUHC


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Introduction

Renforcement parasismique du bti existant 3

SOM M AIRE

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

1.1 Porte du guide..............................................................................................................................5

1.2 Dm arche et contenu de ltude...................................................................................................6

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

1.4 Typologie des btim ents viss.......................................................................................................81.4.1 Limites de la typologie................................................................................................................81.4.2 Critres retenus...........................................................................................................................8

1.5 Choix des btim ents pris com m e exem ples...............................................................................161.5.1 Btiment de type 1 :..................................................................................................................171.5.2 Btiment de type 2 :..................................................................................................................181.5.3 Btiment de type 3 :..................................................................................................................191.5.4 Commentaire sur la reprsentativit des btiments choisis.......................................................20

1.6 Problm atique des btim ents existants......................................................................................21

2 RECONNAISSANCE ...........................................................................................30

2.1 Gnralits...................................................................................................................................30

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

2.3 Investigation des lm ents structuraux.....................................................................................332.3.1 Reconnaissance prliminaire.....................................................................................................342.3.2 Investigations complmentaires................................................................................................35

2.4 Caractristiques par dfaut des matriaux...............................................................................42

2.5 Synthse........................................................................................................................................43

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

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

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

3.3 M thode gnrale.........................................................................................................................49

3.4 M thode des forces latrales.......................................................................................................50

3.5 Prise en com pte de la torsion......................................................................................................503.6 Principe des m thodes en pousse progressive..........................................................................503.6.1 Principe des mthodes en pousse progressive.........................................................................50

3.7 M odlisation des structures........................................................................................................553.7.1 Interaction sol-structure (ISS)...................................................................................................553.7.2 Caractrisation du systme de contreventement........................................................................563.7.3 Prise en compte des masses.......................................................................................................57

3.8 Procdures de calcul utilisables..................................................................................................583.8.1 tat de la structure aprs sisme...............................................................................................583.8.2 tat de connaissance des structures...........................................................................................593.8.3 M thode du coefficient de comportement.................................................................................593.8.4 M thode de la pousse progressive...........................................................................................60


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Introduction


4 EVALUATION DE LA CAPACITE RESISTANTE (CALCUL).....................62

4.1 Quelques gnralits sur lvaluation de la capacit rsistante...............................................624.1.1 Les niveaux perform antiels.......................................................................................................624.1.2 Les critres de vrification........................................................................................................624.1.3 Ouverture des joints entre blocs................................................................................................63

4.2 Btim ents portiques..................................................................................................................644.2.1 Objet..........................................................................................................................................644.2.2 M thode du coefficient de comportement.................................................................................644.2.3 Expos gnral de la m thode dvaluation propose...............................................................654.2.4Analyse lastique de la structure sous laction du sisme.........................................................654.2.5 Comportement post-lastique....................................................................................................67

4.3 Btiments contrevents par des m urs en bton arm ...............................................................764.3.1 M thodes de conception............................................................................................................764.3.2 M odlisation.............................................................................................................................764.3.3 Vrification des murs en bton arm .........................................................................................76

4.4 Btim ents contrevents par des m urs en m aonnerie porteuse chane.................................774.4.1 Objet..........................................................................................................................................774.4.2 Reconnaissance des points faibles du btiment et confortements prliminaires.......................784.4.3 M thodes danalyse..................................................................................................................804.4.5 M thodes de renforcement........................................................................................................81

4.5 Autres vrifications pour les lm ents en bton arm ..............................................................814.5.1 Gnralits................................................................................................................................814.5.2 Vrification des poteaux la flexion compose et loi de comportement..................................824.5.3 Rotation et confinement des rotules plastiques.........................................................................824.5.4 Vrification effort tranchant......................................................................................................834.5.5 Longueurs dancrage.................................................................................................................844.5.6 Longueurs de recouvrement......................................................................................................854.5.7 Flambement des armatures comprimes...................................................................................86

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

5.1 Description des M thodes envisageables...................................................................................895.1.1 Contexte et objectifs..................................................................................................................895.1.2 Objectifs techniques..................................................................................................................915.1.3 Stratgies...................................................................................................................................94

5.2 Typologie des mthodes de renforcem ent..................................................................................975.2.1 Objectifs....................................................................................................................................975.2.2 Explicitation des symboles........................................................................................................975.2.3 Croisem ent de la typologie des btiments et des techniques de renforcement..........................995.2.4 Fiches techniques des m thodes de renforcement...................................................................102

6 CONCLUSIONS..................................................................................................167

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


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Introduction


1 INTRODUCTION

1.1 Porte du guide

Les progrs accom plis dans le dom aine du Gnie Parasism ique, depuis prs dune

cinquantaine dannes, perm ettent aujourdhui une conception, un dim ensionnem ent et

une ralisation des ouvrages en zones sism iques plutt satisfaisante, m algr une

connaissance incertaine, par nature, des caractristiques de lala sism ique.

Les travaux actuels, concernant les constructions neuves, sorientent plus

particulirem ent vers :

ltablissem ent de codes et de rgles,

la prise en com pte des particularits m ises en vidence par les sism es rcents,

lam lioration des rgles danalyse en vue de dim inuer les cots de construction,

la form ation des ingnieurs et des constructeurs.

Ce dernier point est issu du constat actuel que des rgles m al appliques, parce que

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

quune absence de rgles.

En ce qui concerne le bti existant, le contexte est un peu diffrent et com porte, en

plus de la dim ension technique vidente, une dim ension socio-conom ique qui ne

saurait tre com pltem ent occulte.

En prem ier lieu, dun point de vue purem ent technique, la diversit des typesconstructifs du parc existant ncessiterait la dfinition dautant de solutions de

confortem ent et rend trs difficile, dans la pratique, toute dm arche de type didactique

et rglem entaire.

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

puisque le cot du confortem ent du bti existant est de loin suprieur celui de la

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

conom iquem ent viable, a priori, de btir un cadre rglem entaire de protection

obligeant le renforcem ent intgral du bti existant. Il serait peut-tre possible de

rflchir un m ode dincitation et de prise en charge (partielle ou totale) du cotcorrespondant, m ais ceci est du ressort de la Puissance Publique et sort du cadre du

prsent travail. Nanm oins, une approche technique pertinente doit tenir com pte de cet

aspect, si lon souhaite aboutir des actions concrtes.

Cest pour cela que, conscients de cette problm atique dpassant donc le cadre

purem ent technique, les rdacteurs de ce guide se sont attachs ce que ltude ait

une porte un peu plus gnrale. Pour cela, deux grands axes de rflexion ont en

perm anence guid les travaux m ens :

m ise disposition dun outil aidant les professionnels concerns au choix et la

m ise en pratique de la m thode de renforcem ent la plus adapte leur cas,


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Introduction


fourniture dlm ents technico-conom iques pouvant se rvler utiles dans le caso une rflexion globale sengagerait sur un plan plus gnral, concernant le

renforcem ent du bti existant vis--vis du risque sism ique.

1.2 Dm arche et contenu de ltudePour atteindre les objectifs prcdents, il sest avr trs vite ncessaire de

circonscrire convenablem ent le dom aine de ltude. Cest ainsi que les travaux du

groupe de travail se sont orients vers les constructions isoles (et non vers les

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

prsentes ont eu lieu, non pas dans un cadre acadm ique, sur des constructions

hypothtiques, m ais dune faon pratique et sur des btim ents effectivem ent raliss.

Com pte tenu de la diversit du parc existant, certains choix ont d tre effectus au

pralable :

Ltude a t oriente vers les constructions ralises entre 1945 et 1970, pour troisraisons essentielles :

- le dveloppem ent im portant dim m eubles collectifs dans les annes 60 et

70, dont la vulnrabilit ventuelle au sism e aurait plus de consquence

en term e de nom bre de victim es et de dgts m atriels ;

- une plus grande facilit pour le choix de btim ents dits reprsentatifs

pour les sim ulations concrtes, puisque ces ralisations portent lem preinte

dune priode, tant par leur conception architecturale et structurale que par

leur m ode de construction ;- une plus grande vulnrabilit de ces btim ents, plus lancs, et dont la

m oindre dfaillance dans la conception et la ralisation des dtails pourrait

entraner pour certaines typologies la ruine com plte de louvrage.

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

le plus reprsentatif possible de la m ajorit du parc.

Le contreventem ent tant un lm ent essentiel de la rsistance au sism e, lestypes les plus couram m ent utiliss en France, savoir les voiles en bton arm , les

voiles en m aonneries chanes et les portiques en bton arm , sont tousenvisags.

Les solutions de renforcem ent prsentes sont le rsultat dune analyse de terrain

approfondie. Elles sattachent couvrir de m anire convenable la gam m e de la

typologie envisage.

Pralablem ent une ventuelle dcision de renforcem ent, la rsistance au sism e du

btim ent en ltat m rite dtre value. La m thode dvaluation fait lobjet de lun des

chapitres du guide.


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Introduction


En annexe A, on prsente le retour dexprience, sur 40 ans, relatif au com portem ent

des btim ents avec les structures suivantes :

(1) portiques en bton arm et rem plissage en m aonnerie,

(2) voiles en bton arm ,

(3) grands panneaux prfabriqus,

(4) m urs en m aonnerie porteuse.

1.3 Objectifs

Le groupe de travail sest attach laborer le prsent guide pour quil puisse tre

utilis de m anire relativem ent sim ple par tout ingnieur ayant quelque pratique du

dim ensionnem ent des ouvrages. Les m thodes et approches qui y sont proposes

sont issues de la pratique quotidienne des rdacteurs dont lune des principales

activits relve du dom aine du gnie parasism ique.

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

ventuels de la construction sans ncessit de reconnaissances approfondies, ni

danalyse par le calcul. Une telle dtection peut tre effectue lorsque les principes

relatifs la rgularit des ouvrages et la possibilit de plastification des com posants

ont t bien com pris.

Le deuxim e objectif est de fournir des outils m thodologiques perm ettant un affinage

de lapproche lorsque cela est souhait, en explicitant les m oyens perm ettant un tel

affinage. A ce titre, un chapitre consacr la reconnaissance prsente les diverses

techniques possibles.Le troisim e objectif est de perm ettre de quantifier, avec une prcision raisonnable, le

niveau de scurit prsent par un ouvrage donn, avant et aprs renforcem ent. Ceci

nest videm m ent possible que si lon dispose de connaissances suffisantes en m atire

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

dveloppem ents thoriques qui pourraient, en prem ire lecture, sem bler quelque

peu abstraits.

Le quatrim e objectif est de pouvoir, une fois le niveau de scurit initial du btim ent

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

sur le plan conom ique. Des indicateurs de cots (difficults) sont prsents cette fin.


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Introduction


1.4 Typologie des btim ents viss

Lobjectif de cette partie est dtablir une vue densem ble du parc de btim ents

concerns, au vu des caractristiques recherches. Il sagit donc dune typologie

tablie partir de critres structurels significatifs pour le com portem ent au sism e du

btim ent. O n se lim itera nanm oins des critres qui peuvent tre apprhends

sim plem ent par un constat visuel du btim ent.

A partir de cette typologie, on pourra ensuite dfinir des btim ents types, reprsentatifs

du bti vis, qui serviront illustrer les m thodes dvaluation de la capacit rsistante

et les techniques de renforcem ents dcrites dans la suite de ltude.

1.4.1 Lim ites de la typologie

Un certain nom bre de critres im portants pour dterm iner la rsistance dun btim ent

au sism e ne peuvent tre pris en com pte directem ent dans cette typologie cause de

leur caractre local. Ils ont trait au site de la construction et linteraction sol/structure.

Par exem ple, on ne traitera pas de leffet dlot pour des btim ents m itoyens. Leffet

favorable ou dfavorable de ce facteur est dailleurs difficile dfinir en gnral, et une

tude dtaille est ncessaire. De m m e, il est notoire que linteraction sol/structure

est dterm 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 vulnrables. De m m 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 btim ents construits entre 1945 et

1970 et usage dhabitation.

1.4.2 Critres retenus

1.4.2.1 Type de structure

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

rem plissage en m aonnerie et les structures m ur voiles bton ou en m aonnerie(chanes ou non). Ce sont les deux types rellem ent reprsentatifs du bti rsidentiel

pour la priode de construction vise.

Ce choix rsulte de lexam en des statistiques de 1999 faisant partie de la base de

donnes du CSTB (prsentes en annexe du prsent docum ent).

Les deux types cits plus haut ont des com portem ents au sism e et des principes de

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

en flexion, quoique le rem plissage m odifie de faon significative cette vision sim plifie

tandis que les structures en m aonnerie rsistent plutt en cisaillem ent.


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Introduction


Lapparition de rotules plastiques est un lm ent im portant dans le com portem ent des

portiques, tandis que lapparition de bielles de com pression et de tirants cre des

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

Ces deux grandes catgories se dclinent ensuite en diffrents sous-groupes selon

dautres critres.

Figure 1.4.1: Btim ent portiquesFigure 1.4.2: Btim ents m urs en

m aonnerie

1.4.2.2 Rpartition du contreventem ent en fonction de la rpartition des

m asses

Il est assur par des m urs, porteurs ou non (rem plissage en m aonnerie). Lefficacit de

ceux-ci dpend essentiellem ent de leur chargem ent (porteurs) ou de lefficacit de la

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

structure porteuse (chanage).

En lvation

Cette rpartition est essentielle pour garantir le bon com portem ent du btim ent.

Rpartition continue ou continm ent variable : il sagit du cas le plus favorable. La

raideur globale du btim ent est constante ou varie de faon continue ; il ny a pas de risquede voir des dsordres dans les points singuliers cause des concentrations de contraintes. Il

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

liaison ).

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

de lpaisseur des voiles, transparences/obstructions. O n risque lapparition de points

critiques com m e des rotules plastiques dans les poteaux, ou des dsordres densem ble :

coup de fouet, cisaillem ent des poteaux, effondrem ent dun tage

Reports de charges : il sagit de linterruption de la continuit de la descente de charges. Il

en rsulte une flexion plus grande de certains lm ents ou des risques de poinonnem ent.(cloisons lourdes sur poutres, dfaut de continuit verticale des poteaux)


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Introduction


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

globale du btim ent. Une forte irrgularit dans la rpartition de celles-ci peut entraner des

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

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

lefficacit du contreventem ent quils devraient assurer.

Figure 1.4.3: Exem ple de report de charges

Figure 1.4.4: Forte variation de la raideurdue au rem plissage en lvation:transparence au rez-de-chausse

En plan

Il y plusieurs configurations possibles :

Centre sym trique : il sagit du cas le plus favorable. Leffet de torsion est alors m inim alcar le centre de gravit et le centre de torsion sont confondus (o peu sen faut).

Dissym trique : une direction est privilgie, soit cause de llancem ent ou des m thodes

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

contreventem ents qui soit dissym trique (bton arm dans un sens, m aonnerie dans

lautre). Il y a alors concentration des efforts dans la partie la plus raide et ventuellem ent

des effets de torsion im portants (centre de torsion et centre gravit fortem ent dcals).

Points raides : la prsence dun noyau (voiles autour des circulations verticales, par

exem ple) non centr par rapport au contreventem ent peut entraner une forte torsion autour

de ce point. De m m e les transparences avec concentration des voiles en une zonerestreinte peuvent avoir le m m e effet.

Leffet de la torsion doit tre convenablem ent valu car il peut fortem ent influencer la

rpartition des efforts. Il se peut donc quun lm ent soit considrablem ent surcharg en cas

de sism e. Enfin, la rupture de certains lm ents sous-dim ensionns peut am ener une

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

trs im portant se produisent. Dans ce cas, ces effets ne peuvent apparatre qu partir dun

niveau de sollicitation donn (qui entrane la rupture de certains lm ents). Cest par

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

de la structure.


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Introduction


1.4.2.3 M atriaux

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

(parpaing) et la brique. Dans le cas des btim ents dits m urs, on distingue les m atriaux

suivants :

Le bton arm seul (btim ents hauts)

Les blocs de bton seuls (m aison individuelle ou btim ents bas)

La brique seule (m aison individuelle)

Les constructions m ixtes :

- Bton arm et blocs de bton

- Bton arm et brique

Lutilisation dun m atriau com m e rem plissage ou m aonnerie porteuse dpend surtout de

considrations rgionales. Nanm oins, le principe de fonctionnem ent et, dans bien des cas,

les pathologies, restent les m m es. Seules les caractristiques m caniques varient, souvent

dans des proportions non ngligeables. O n se lim itera nanm oins dans ce travail deux

types de m atriaux : le bton arm et la m aonnerie (brique ou bloc de bton).

1.4.2.4 Contreventem ent dans le plan horizontal

Il vite la m ise en paralllogram m e du btim ent dans le plan horizontal et rpartit les efforts

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

Plancher m onolithique : bonne capacit quilibrer les efforts horizontaux sousrserve que les chanages soient correctem ent raliss.

Elm ents juxtaposs : Le glissem ent relatif entre les lm ents peut rendre lquilibre

des efforts horizontaux im possible.

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

Plancher bois : pas assez de rigidit en plan, ne peut pas tre considr com m e un

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

y a lieu de prter une attention toute particulire cet aspect lorsque la m aison com porte

des tages.

Dalle bton : il y a deux m thodes de construction principales : la dalle coule en

place et la dalle ralise sur des corps creux qui reposent sur des poutrelles prfabriques.

Dans la m esure o le deuxim e type de dalle est convenablem ent ralis, les deux peuvent

participer au contreventem ent horizontal.

1.4.2.5 Points particuliers

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

global des btim ents ou les effet de leur rupture. Ce sont des lm ents typiques de certains

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


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Introduction


Porte faux

Ils se rencontrent dans les deux types de

structures et ont des origines voisines :

balcons, porches, ou porte faux

structurel. Ils induisent des effets deconsole et m odifient la rpartition des

efforts (apparition de soulvem ent dans

les poteaux). De plus, la chute de certains

lm ents en porte--faux peut gravem ent

endom m ager louvrage, quand bien m m e

celui-ci serait stable. Enfin ils peuvent

conduire un dplacem ent du centre

gravit vers une des faades et donc

induire un risque de basculem ent

densem ble sous leffet de la com posanteverticale descendante du sism e.

Figure 1.4.5: Porte--faux

Poteaux courts

Ces poteaux sont trs rigides et concentrent les efforts. Ils en rsulte un fort cisaillem ent et

une rupture de cisaillem ent entranant leffondrem ent dun tage ou le dplacem ent du

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

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

niveaux en quinconce.

Figure 1.4.6: Poteaux courts

Figure 1.4.7: Trum eaux fissurs (poteauxcourts)


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Introduction

Renforcem ent parasismique du bti existant 13

Type de toit

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

structure est aussi variable. On distingue quatre types principaux :

- Les toits irrguliers (chiens assis lourds, chem ine lourde ou de grande taille,form e irrgulire),

- les toits lourds ferm es (charpente bois, m tal ou bton et tuiles),

- les toits lgers (charpente bois ou m tal, toiture m tallique),

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

Le type de chanage (structures en m aonnerie)

Pour se renseigner sur ce critre, il est ncessaire deffectuer un diagnostic du btim ent. Ce

critre est essentiel dans le com portem ent du btim ent et il doit tre pris en com pte pour une

tude quantitative, m m e grossire. Ce sont en effet les chanages qui perm ettent devhiculer les efforts horizontaux vers les fondations.

O n recense trois types danom alies :

absence totale de chanage : endom m agem ent invitable du btim ent.

absence de chanage vertical et existence de chanages horizontaux.

dfaut de continuit des chanages (insuffisance de recouvrem ent des arm atures dechanages) : problm es de connexion et de transm ission des efforts.

Figure 1.4.8: Schm a de rupture en labsence de chanage

1.4.2.6 Synthse des types retenus

Suit une typologie base sur ces critres et qui reste confronter au bti existant. Elle vise

donner une vue densem ble des btim ents viss par cette tude.


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Introduction

Renforcem ent parasismique du bti existant

M aisons individuelles

Nom Description Caractristiques Risques

Type I (M I1) m aison avec plancher bois, m urs enm aonnerie, toiture en tuiles sur ferm es bois

rpartition sym trique et continue deslm ents de contreventem ent

dfauts dcontreve

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

rpartition sym trique et continue deslm ents de contreventem ent

dfauts dfaiblesse

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

contreventem ent par rem plissage m aonneriedes portique, souvent irrgulier

reports dcourts, pcharges

Btim ents de m oins de quatre tages


Type I (PB1) dalles BA, voiles BA, toiture terrasse rpartition sym trique et continue deslm ents de contreventem ents transpar

Type II (PB2) planchers BA, m urs en m aonnerie, toituretuiles sur ferm e bois

rpartition sym trique et continue lm ents dedes contreventem ents

dfauts d

Type III (PB3) ralisation par coffrage tunnel contreventem ent longitudinal en m aonneriesou par voies en bton

faiblesseen parpad'excut

Type IV (PB4) dalles et voiles prfabriqus, toiture terrasse contreventem ent sym trique, grandesouvertures

fixation dliaisons

Type V (PB5) form e sim ple, portiques BA avec rem plissageen m aonnerie, toiture terrasse, grandesouvertures

contreventem ent par m urs de parpaingssouvent non sym triques

reports dcourts r

Typologie des btim ents usage de logem ents (194


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Introduction

Renforcem ent parasismique du bti existant

Btim ents de plus de quatre tages


Type I (GB1) ralisation par coffrage tunnel noyaux excentrs,contreventem entlongitudinal en m aonnerie ou en voiles debton

form e l

Type II (GB2) voiles et dalles en BA contreventem ent priphrique, noyau central,nom breuses ouvertures

trm ie dedim ensio

Type III (GB3) Portiques RdC, voiles au-dessus, dalles BA croisem ent des poutres, noyaux excentrs,contreventem ent discontinu en lvation

report decourts, to

Type IV (GB4) voiles et dalles en BA inertie variable en lvation, porte--faux,lm ents architectoniques lourds

ouverturfaades

Typologie des btim ents usage de logem ents (1945-1


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Introduction


1.5 Choix des btim ents pris com m e exem ples

Trois btim ents sont choisis pour les sim ulations. Ce choix est guid par les considrations

suivantes :

Les btim ents slectionns peuvent tre considrs com m e largem ent reprsentatifsdu parc construit entre 1945 et 1970.

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

Ces btim ents illustrent bien la diversit du bti de cette priode en m atire deconception de structure, de m atriau de construction et de nom bre de niveaux.


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Introduction

Renforcement parasismique du bti existant

1.5.1 Btim ent de type 1 :

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

tout, construit dans les annes 80.

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

m aonneries chanes de natures assez diffrentes (voir lgendes 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 btim ent dispose dune rigidit en bote .

Ce btim ent sera tudi tel quel sans tude param trique.

Les plans plus dtaills de ce btim ent sont donns en annexe.

Figure 1.5.1 : Btim ent de type 1 m urs en m aonnerie.


18/170

Introduction



Il sagit dun im m euble collectif de type grande villa . Lim m euble est divis par un joint

toute hauteur en deux parties sym triques, dynam iquem ent indpendantes (aux interactionsprs, dues au m ouvem ent).

Le bloc a une vue en plan approxim ativem ent rectangulaire. En lvation, lim m euble

com porte un niveau dhabitation et un com ble sous toiture.

Pour lessentiel, il sagit dune ossature com pose de poteaux et de poutres.

O n tudiera deux cas :

Le cas dun btim ent portiques sim ples

Le cas o les portiques com prennent un rem plissage en m aonnerie

Figure 1.5.2 : Btim ent de type 2 portiques et rem plissage m aonnerie.


19/170

Introduction



Le type 3 est assez reprsentatif des habitats collectifs. Il sagit dun btim ent

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

Dans le sens transversal, le btim ent est sur-contrevent par 12 voiles bton arm desparation de cham bres ou dappartem ents, espacs denviron 3,70 m .

Dans le sens longitudinal, 5 voiles locaux non relis entre eux et prs de laxe pourraient

assurer le contreventem ent longitudinal.

Le btim ent a probablem ent t ralis en coffrage-tunnel.

Il nest pas certain que les voiles longitudinaux soient en bton arm .

Deux hypothses concernant ces voiles seront donc envisages :

voiles en bton arm

voiles en m aonnerie chane.

Les voiles longitudinaux sont prs de laxe, m ais aucun problm e de torsion nest craindre

grce aux voiles transversaux.

Le btim ent est assez rgulier. Il ne sem ble donc pas prem ire vue trs vulnrable au

sism e (sauf peut tre sous la com posante longitudinale du sism e).

Le m m e schm a dam nagem ent pourrait tre reprsentatif dun btim ent avec quelques

niveaux en plus.

En rsum , le param tre essentiel considrer dans les sim ulations est relatif la nature

des voiles longitudinaux (bton arm ou m aonnerie chane)

Les croquis, ci-aprs, donnent un aperu du btim ent. Les plans plus dtaills sont donns

en annexe.


20/170

Introduction


Figure 1.5.1 : Btim ent de type 3 voiles bton arm .

1.5.4 Com m entaire sur la reprsentativit des btim ents choisis

Au vu des donnes du recensem ent 1999, les btim ents types retenus sont convenablem ent

reprsentatifs du bti en zone sism ique.

A dfaut de pouvoir conclure sur la reprsentativit de chaque type structural, on notera

avec intrt que les btim ents de m oins de quatre tages et les m aisons individuelles

reprsentent 75% du nom bre de btim ents en zone sism ique et 60% du nom bre total

de logem ents.

En dfinitive, les trois systm es structuraux retenus reprsentent la trs grande m ajorit du

bti usage de logem ent en France pour la priode tudie.


21/170

Introduction


1.6 Problm atique des btim ents existants

Lvaluation du risque sism ique de la zone dtude et lanalyse de la vulnrabilit (de la

situation) du bti (voir diagram m e page suivante), peuvent conduire les M atres dO uvrages

effectuer une m ise niveau (diagnostic / renforcem ent) des btim ents existants, pour

lim iter les effets du sism e.

En fonction de classe du btim ent (D, C, B, A), lanalyse de la vulnrabilit et la rhabilitation

sont :

soit im poses par la puissance publique pour la classe D,

soit linitiative du m atre douvrage public ou priv, pour les classes C et B.

Il est rappel que la vulnrabilit est la sensibilit (tendance dendom m agem ent) lactionsism ique dune construction suppose isole face un seul vnem ent sism ique.

Le risque sism ique est la convolution de lala sism ique et de la vulnrabilit de louvrage :

Risque sism ique = Ala sism ique x Vulnrabilit de louvrage

Lala sism ique est la probabilit quau cours dune priode de rfrence, un sism e

atteigne ou dpasse lintensit m acrosism ique ou les param tres du m ouvem ent :

acclration, vitesse, dplacem ent

Disposant dune reprsentation probabiliste de lala local et du cot de la protection, ettant entendu quil nest pas recherch de protection absolue (appele galem ent protection

intrinsque ), la dcision en m atire de niveau de protection relve dun com prom is socio-

conom ique.

Ce com prom is peut snoncer de la m anire suivante :

soit il ny a rien faire, le renforcem ent tant trs im portant et la dm olition ntantpas dune prem ire urgence,

soit le btim ent est trait , cest dire renforc, ou dm oli et reconstruit aprs unetude conom ique, dans laquelle les cots globaux des deux solutions sont com pars.

Ce dernier choix, renforcem ent ou reconstruction aprs dm olition, rsulte dune tude

conom ique dans laquelle les cots globaux des deux solutions sont com pars.

Il est im portant de garder lesprit que, dans tous les cas, le choix de lacclration

du sol prendre en com pte dans lvaluation de la (par exem ple com m e fraction de

lacclration nom inale rglem entaire andu site) relve de la responsabilit du M atre

de lO uvrage (voir ce sujet le Chapitre 2, paragraphe 2.4).


22/170

Introduction


TUDE DU RISQUE SISM IQUEDm arche situe en am ont du guide

Structurestectoniquesactives

Conditionsgom orphologiques

locales

Phnomnes induits :-liqufaction-tassem ents-mvt. de terrain

Les niveaux dacclrations peuvent tre choisissuite une tude spcifique. Toutefois le niveaumaximal ne doit pas dpasser celui susceptible dese produire dans la rgion considre.

Choix de lchelle et dela population de btiments

Il sagit de dfinir si ltude sera meneau niveau dune ville, dun quartier oudun lot.

Dtermination pour plusieursniveaux daction sismique :Courbes dendommagementCourbes de fragilitCourbes de capacit de rsistance

Choix de lactionsismique spcifique

Une relation doit tre tablie entre le montant que la

collectivit est prte investir pour la protection

contre les sismes et lamplitude du dsastre social

et conom ique quelle est prte supporter.

Estimation des pertesScnarios de catastrophes

Niveau de risque acceptableou

niveau de protection souhait

Il sagit dans cette phase danalyse de lavulnrabilit (fragilit) sismique de : prparer le dispositif global dorganisationdes interventions et des secours, dfinir les priorits de renforcement avantde passer la phase de reconnaissancedtaille du btidiagnostic,

TUDE DU RISQUE SISM IQUEDm arche situe en am ont du guide



locales




locales


Les niveaux dacclrations peuvent tre choisissuite une tude spcifique. Toutefois le niveaumaximal ne doit pas dpasser celui susceptible dese produire dans la rgion considre.

Choix de lchelle et dela population de btiments

Il sagit de dfinir si ltude sera meneau niveau dune ville, dun quartier oudun lot.

Dtermination pour plusieursniveaux daction sismique :Courbes dendommagementCourbes de fragilitCourbes de capacit de rsistance

Choix de lactionsismique spcifique

Une relation doit tre tablie entre le montant que la

collectivit est prte investir pour la protection

contre les sismes et lamplitude du dsastre social

et conom ique quelle est prte supporter.

Estimation des pertesScnarios de catastrophes

Niveau de risque acceptableou

niveau de protection souhait

Il sagit dans cette phase danalyse de lavulnrabilit (fragilit) sismique de : prparer le dispositif global dorganisationdes interventions et des secours, dfinir les priorits de renforcement avantde passer la phase de reconnaissancedtaille du btidiagnostic,


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Introduction


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

Critres de vulnrabilit:

- Il y a lieu de traiter en prem ire urgence les btim ents dont leffondrem ent est

probable,

- Par contre, on traite en deuxim e urgence les btim ents pour lesquels des

dtriorations im portantes sont prvisibles avec un danger certain pour les

occupants, sans effondrem ent total,

- O n ne traite pas les btim ents pour lesquels les dgts prvisibles sont lim its

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

Critres de fonctionnem ent (stabilit) de groupe :

- Un groupe de btim ents sans espacem ents doit tre renforc dans son

ensem ble ; autrem ent dit on ne peut renforcer un btim ent seul, sil est juxtaposavec son voisinage,

- Un groupe de btim ents avec des espacem ents non vides de tout m atriaux doit

faire lobjet dune tude dentrechoquem ent.

Critres de prennit :

- La vtust : inutile de soccuper de btim ents qui doivent tre dm olis court

term e,

- La servitude : inutile de soccuper de btim ents condam ns disparatre court

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

Deux situations peuvent se prsenter : rparation et/ou renforcem ent.

Rparation convient lensem ble des travaux que lon doit effectuer sur un ouvrage

endom m ag par le sism e, pour lui restituer ses caractristiques initiales - le cas chant et

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

Dans la situation post-sism ique la rparation des btim ents endom m ags par le sism e peut

tre assim ile une m esure durgence ; dans ce cas le facteur conom ique a une incidence

rduite.

Le term e renforcem ent sapplique essentiellem ent aux btim ents non encore sollicits par

laction sism ique Dans cette situation prsism ique (prventive), on peut adm ettre que dans le

cas gnral, on se trouve en prsence dune structure capable de transm ettre les charges

perm anentes et variables.

Lapproche du problm e ne sera donc pas la m m e dans lun et lautre cas (voir objectifs ci-

aprs). En particulier, lauscultation dtaille du btim ent revtira presque toujours une

im portance plus grande dans les tudes pralables la dcision de rparer, que dans celles

prcdant une dcision de renforcem ent, puisque dans le prem ier cas, il sagit dabord

dapprcier ltendue des dgts.


24/170

Introduction


Dans la situation prsism ique qui nous intresse en France, donc dans le cas du

renforcem ent, il en dcoule les interrogations suivantes :

Faut-il renforcer pour obtenir un niveau de protection rglem entaire, (applicables des btim ents nouveaux) le corollaire tant que, le niveau rglem entaire ne pouvant de toute

faon pas tre atteint, il convient de dterm iner le niveau de protection acceptable(gnralem ent celui de non effondrem ent) ?

Com m ent apprcier la possibilit des dispositions constructives existantes assurer lensem ble de la structure un com portem ent sism ique satisfaisant ?

Les dispositions constructives font partie dun ensem ble de rgles de dim ensionnem ent (PS

92). Si pour faire un diagnostic sur le bti existant on applique les rgles de

dim ensionnem ent du bti neuf, on conclura quaucun btim ent nest acceptable. Cette

conclusion serait aussi peu crdible que celle qui noncerait quaucun btim ent existant ne

pose de problm e de tenue sism ique.

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

jugem ent sur les dispositions constructives passes.

La dm arche du guide sous-entend que le risque sism ique a t tudi et donc

on sattache lexam en dun btim ent en suivant les actions dcrites dans le

chapitre 3.2.


25/170

Introduction


APRES SEISM ERparation

AVANT SEISM ERenforcement

M aintien de lafonctionnalitdu btim ent

Fonctionnalitassure

Objectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES

Classe D

Regroupe les btiments, les quipem ents et les installations dont le

fonctionnem ent est prim ordialpour la scurit civile, pour la dfense ou pour le maintien delordre

public

Arrt du 29 mai 1997,concerne les btim ents :Scuritcivile,Com munications,Hpitaux L.711-2,Stockage deau potable,Distribution de lnergie

APRES SEISM ERparation

AVANT SEISM ERenforcement

M aintien de lafonctionnalitdu btim ent

Fonctionnalitassure

Objectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES

Classe D

Regroupe les btiments, les quipem ents et les installations dont le

fonctionnem ent est prim ordialpour la scurit civile, pour la dfense ou pour le maintien delordre

public

Arrt du 29 mai 1997,concerne les btim ents :Scuritcivile,Com munications,Hpitaux L.711-2,Stockage deau potable,Distribution de lnergie


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Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse C

tant donn lim portance socio-conom ique du btim ent, la dfaillance prsente un risque leve

pour les personnes et pour leur activit

AVANT SEISM E

Renforcement

APRES SEISM E

Rparation

Niveau de renforcementpour obtenir le noneffondrement du bt.

et la sauvegarde descapacits dvacuation

Btim ent accessible,

Endomm agem ent deslm ents non structuraux,

Fissuration des lm entsstructuraux dorigine,

M ise en place de qqs. tais

Objectifs

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents : Hauteur > 28 m ERP : 1er, 2me, 3me

Etab. sanitaires L.711-2

Bt. industr.> 300 pers. Production collective de lnergie

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse C

tant donn lim portance socio-conom ique du btim ent, la dfaillance prsente un risque leve

pour les personnes et pour leur activit

AVANT SEISM E

Renforcement

APRES SEISM E

Rparation

Niveau de renforcementpour obtenir le noneffondrement du bt.

et la sauvegarde descapacits dvacuation

Btim ent accessible,

Endomm agem ent deslm ents non structuraux,

Fissuration des lm entsstructuraux dorigine,

M ise en place de qqs. tais

Objectifs

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents : Hauteur > 28 m ERP : 1er, 2me, 3me

Etab. sanitaires L.711-2

Bt. industr.> 300 pers. Production collective de lnergie


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Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse B

Lendom m agement du btim ent, prsente un risque moyen pour les personnes

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents : M aisons individuelles Hauteur 28 m ERP < 300 pers. Bt. industr. 300 pers. Parc de stationnement

publics

AVANT SEISM E

RenforcementAPRES SEISM E

Rparation

Niveau derenforcement pourobtenir le noneffondrement dubtiment

Btiment non accessible

Destruction des lments

non structuraux

Fissuration importante des

lm . structuraux dorigine

taiement en vue de rp.

ou de dmolition

Objectifs

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGESClasse B

Lendom m agement du btim ent, prsente un risque moyen pour les personnes

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents : M aisons individuelles Hauteur 28 m ERP < 300 pers. Bt. industr. 300 pers. Parc de stationnement

publics

AVANT SEISM E


Rparation

Niveau derenforcement pourobtenir le noneffondrement dubtiment

Btiment non accessible

Destruction des lments

non structuraux

Fissuration importante des

lm . structuraux dorigine

taiement en vue de rp.

ou de dmolition

Objectifs


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Introduction


OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES ZONEClasse A

Risques minimes pour les personnes ou pour lactivit conomique

Les btim ents nesont pas calculsau sisme

AVANT SEISM E


Rparation ??

Effondrement probabledu btim ent

Reconstruction dubtim ent

O bjectifs

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents :

Oest exclue toute activithum ainencessitant un sjour de longue dure

OBJECTIFS DE LA REHABILITATION DES OUVRAGES ZONEClasse A

Risques minimes pour les personnes ou pour lactivit conomique

Les btim ents nesont pas calculsau sisme

AVANT SEISM E


Rparation ??

Effondrement probabledu btim ent

Reconstruction dubtim ent

O bjectifs

Arrt du 29 m ai 1997,concerne les btim ents :

Oest exclue toute activithum ainencessitant un sjour de longue dure


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Reconnaissance


CHAPITRE 2RECO NNAISSANCE


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Reconnaissance

2 RECO NNAISSANCE

2.1 Gnralits

Cette tape prlim inaire lestim ation de la capacit rsistante proprem ent dite est destine

rcolter le m axim um de renseignem ents utiles lexam en des btim ents selon les

m thodes dcrites dans le chapitre 3. Contrairem ent aux btim ents neufs pour lesquels le

dim ensionnem ent est connu, dans le cas des btim ents existants, la collecte dinform ations

prcises et dtailles est souvent difficile. Nanm oins, la prcision des m thodes

dvaluation de la capacit rsistante dun btim ent donn dpend trs fortem ent de la

prcision de ces donnes dentre. Lobjectif de ce chapitre est donc de dcrire un certain

nom bre de m thodes perm ettant de connatre ces inform ations avec plus ou m oins de

prcision et de donner quelques indications pour palier au dfaut de renseignem ents dans le

cas o les m oyens ncessaires lobtention de ceux-ci ne seraient pas lchelle du budget

dune tude de renforcem ent.

Il faut en effet reconnatre que le type et la prcision des renseignem ents disponibles pour

un btim ent donn peuvent tre trs variables selon lge, le type de structure et lutilisation

du btim ent. Dautre part, en fonction de lobjectif dune telle valuation de la capacit

rsistante des btim ents, la prcision recherche sera diffrente selon quil sagit par

exem ple destim er la vulnrabilit dun btim ent donn face au sism e, de savoir si un

program m e de renforcem ent est ncessaire ou de dfinir et de chiffrer un tel program m e.

Ainsi, au vu des cots de certaines m esures de renforcem ent, il peut tre trs im portant de

consacrer un peu plus de crdits la collecte dinform ation sur ltat du btim ent avant

renforcem ent afin de choisir la m thode la plus adapte et de la dim ensionner au m ieux.

Un des rles de lingnieur en charge dune opration dvaluation de la capacit rsistante

dun btim ent est donc de trouver un com prom is pertinent entre la prcision des donnes et

le cot des investigations ncessaires en fonction de lobjectif recherch. Trois m oyens

dobtenir des renseignem ents sur la structure dun btim ent vont tre exam ins : les

inform ations dductibles de lge du btim ent en fonction des rglem ents de la construction

en vigueur lpoque, les investigations dlm ents structuraux et quelques caractristiques

par dfaut des m atriaux issus de lexprience.


31/170

Reconnaissance


2.2 Historique codificatif en France

Lge dun btim ent perm et dapprcier dans une certaine m esure les techniques et le

dim ensionnem ent qui ont t utiliss pour sa construction. En effet, les rglem ents de la

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

dispositions constructives et de m thodes de dim ensionnem ent. Sous rserve du respect

des rgles en vigueur lpoque de la conception, on peut donc se faire une ide des

caractristiques du btim ent exam in, ce qui perm et dvaluer dans une certaine m esure

son com portem ent au sism e, quand bien m m e le code auquel il tait soum is ne contenait

pas de dispositions parasism iques. Une telle approche repose sur lhypothse que le

btim ent tudi respecte les rgles en vigueur lpoque de sa construction. Il conviendra

donc de sassurer quune telle hypothse est raliste avant de valider les conclusions

obtenues par cette m thode. Ainsi, la dtection de dsordres locaux (fissuration im portante

par exem ple) peut tre un indice dun vice de dim ensionnem ent ou de ralisation. Il sera

donc sage de prvoir quelques sondages de vrification bien placs pour sassurer de

lenrobage des aciers ou de la prsence de cadres deffort tranchant par exem ple. Ces

vrifications sont dautant plus ncessaires que la disposition en question a une influence sur

la tenue au sism e de la structure (quantit de cadres darm atures par exem ple). Dans le

cas o les vrifications effectues donnent de bonnes raisons de penser que la conception

du btim ent est conform e un rglem ent identifi, on pourra utiliser les valeurs dfinies dans

celui-ci pour les param tres recherchs.

Ainsi les rglements successifs de calcul en bton arm furent, pour la priode concerne,

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

lim ites du dom aine dtude. On notera quaucune rgle parasism ique spcifique ne concernecette priode (1945-1970), les prem ires applications des PS 69 datant de 1971. Enfin, il

faut ajouter que le contreventem ent des btim ents est galem ent abord par les rgles

Neige et Vent de faon indirecte, puisquelle dem ande de tenir com pte defforts horizontaux.

Ces rgles ont t m odifies en 1946, 1956 et 1965. Nanm oins, elles se contentent de

donner les m oyens de calculer la pression applicable aux btim ents sans prciser les

dispositions constructives m ettre en uvre pour y rsister. M m e si globalem ent, il est

logique de penser quun btim ent dim ensionn conform m ent ces rgles peut rsister un

certain niveau de sism e puisquil a t conu pour rsister un effort horizontal connu, il

est difficile de dire a priori quelle sera lapport une telle inform ation pour estim er prcism ent

sa capacit rsistante au sism e. On peut raisonner en term e defforts horizontaux. Lebtim ent tant suppos ne pas satisfaire toutes les dispositions constructives des rgles

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

com portem ent q=1,5. Par contre la conform it aux rgles NV perm et de calculer leffort d au

vent (qv) ayant servi au dim ensionnem ent de louvrage (auquel le btim ent rsiste donc). O n

en conclu que le btim ent rsiste un effort sism ique F=1,5 qv. Lacclration du sol

correspondante est estim e laide dun calcul sism ique par la m thode de forces

horizontales par exem ple. On a ainsi une ide de la valeur m inim ale de lacclration

laquelle le btim ent peut rsister. Un calcul plus dtaill pourra par contre rvler une

rsistance suprieure.


32/170

Reconnaissance


O n pourra nanm oins retenir, sous rserve de sassurer de la conform it du btim ent aux

rgles de bton arm , les pourcentages dacier m inim um , le type dacier utilis, la prsence

et la quantit m inim ale darm ature transversales dans les poteaux et les poutres. Le tableau

2.2.1 prsente un aperu des renseignem ents utiles une analyse sism ique disponibles

dans les rglem ents de cette poque.

sujet rgle

docum ent

anne

de sortie

rem placem ent

m odifications

indications

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

neige vent NV65 1968 1984

charges horizontales, contreventem ent(principe)

bton arm CCBA45 1945 1960 principes de dim ensionnem en

CCBA60 1960 1968, 1983

arm atures m inim ales, chainages, cadres,contraintes adm issibles

m aonneries DTU20.1 1961 1985position des chanages, arm aturesm inim ales

DTU20.11 1975 1978 idem

prfabriqu DTU23.1 1970 conception, m ise en uvre

blocs bton NF P 14.301 1972 1983 caractristiques m caniques m inim um

NF P 14.302 1940 1972 caractristiques m caniques m inim um

NF P 14.303 1966 caractristiques m caniques m inim um

NF P 14.304 1966 1972,1983 caractristiques m caniques m inim um

entrevous bton NF P 14.305 1966 1972 caractristiques m caniques m inim um

NF P 14.401 1966 1972 caractristiques m caniques m inim um

blocs pleins NF P 14.407 1966 1972 caractristiques m caniques m inim um

briques NF P 13.301 1972 1974 caractristiques m caniques m inim um

NF P 13.306 1981 caractristiques m caniques m inim um

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

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

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

donne. Il faut toutefois tenir com pte dun dlai de m ise en application effective qui peut

parfois tre assez long.

dom aine rgle 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

bton arm CCBA 45CCBA60

CCBA68M aonneries DTU20.1

DTU20.11NF

gnralits NF06.001NV65

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


33/170

Reconnaissance


Concernant les volutions significatives des m thodes de construction et de lvolution

technologique des chantiers, la priode tudie a connu de nom breux changem ents. Pour

les constructions en m aonnerie aucun classem ent par ge nest significatif, m ais lvolution

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

logem ent collectif. Aprs les prem ires annes de reconstruction, un effort particulier est fait

dans le dom aine de lindustrialisation des chantiers, dautant que la pnurie de logem ents est

constante sur cette priode. Il est enfin intressant de noter les corrlations ventuelles entre

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

facilits lacquisition, politiques de logem ent social, aides la reconstruction). La 2.2.1

rassem ble les principales dates concernant la construction.

En conclusion nous retiendrons deux priodes principales :

1945-1960 : la reconstruction

1960-1970 : lindustrialisation des chantiers

1945 1950 1955 1960 1965 1970

coffrage

Coffrage

glissant

Coffrage

tunnel

Panneauxsandwiches

Bton

prt

lem

ploi

Program

meC

halandon

Loide1948

agglom

rs

Panneauxprfabriqus

PS69NV65NV56NV46

C C BA 60 C C BA 68C C B A 45

Figure 2.2.1: Principales dates

2.3 Investigation des lm ents structuraux

La connaissance des diffrents param tres intervenant dans le calcul de la capacit

rsistante dun btim ent passe ncessairem ent par une investigation des lm ents de

structure. La porte de cette investigation dterm ine beaucoup la quantit et la fiabilit des

inform ations qui seront utilises com m e param tre dentre des diffrentes m thodes, et,

partant, de la prcision du rsultat obtenu.

Lide de cette phase de ltude est de rassem bler les inform ations ncessaires sur lebtim ent en utilisant les sources adaptes. Ces sources sont varies (plans, relevs,sondages, historique du btim ent) et peuvent diffrer grandem ent selon les projets.


34/170

Reconnaissance


2.3.1 Reconnaissance prlim inaire

Cette phase perm et une prem ire approche de la problm atique du btim ent valuer. Elle

est axe sur une prise de connaissance de louvrage, notam m ent par un prem ier exam envisuel ; elle doit tre courte et synthtique, m ais perm ettre daborder tous les aspects

du problm e.

O n peut dcom poser la reconnaissance prlim inaire en trois tapes.

Visite prlim inaire

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

aspects suivants :

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

rgularit en plan et en lvation ;- tat visuel des structures ;

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

- identification des lm ents non structuraux (cloisons) ;

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

- enqute auprs des occupants et chargs de lentretien ;

- identification des principaux objectifs dusage et de fonctionnem ent futurs du

btim ent, sils sont particuliers ;

- tablissem ent de lhistoire du btim ent, notam m ent identification dventuels

incidents structuraux.

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

pour tre m ene bien, sauf utiliser des outils courants et effectuer des oprations

m anuelles sim ples : m arteau, pied de biche, dgarnissage localis disolant, etc.

valuation prlim inaire de la rsistance de la structure

Cette valuation doit tre effectue avec des calculs sim ples pour perm ettre de situer le

niveau de rsistance globale du btim ent. Elle com prend :

- lidentification et la description de la structure de contreventem ent et la description

approxim ative du com portem ent en situation sism ique ;

- lvaluation de la priode fondam entale dans chaque direction principale (par

exem ple par une form ule sim plifie des PS92 ou de lEurocode 8) ;

- lvaluation de la rsistance par la m thode des forces latrales (voir 4.1.2.2.2).

Leffet de la torsion est valu par excentrem ent des forces.


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Reconnaissance


Rapport prlim inaire

Ce rapport prlim inaire doit perm ettre de donner une estim ation de la capacit du btim ent

rsister un niveau de sism e donn, dterm iner en pourcentage de la donne sism ique

de rfrence. Il contient :

- un rapport de visite prlim inaire ;

- un descriptif de la structure rsistante, des conditions de fondation, de lim pact

des cloisons et autres lm ents non structuraux ;

- un com pte rendu dvaluation de la rsistance par un calcul sim ple ;

- des conclusions concernant ladquation de la structure par rapport aux objectifs

fixs de tenue du btim ent en cas de sism e ;

- des recom m andations pour lvaluation dtaille (phase suivante) ;

- la description des m esures durgence ventuelles prendre, si une insuffisanceest dtecte vis--vis des conditions dutilisation norm ales.

Ce rapport servira de base pour prendre la dcision de poursuivre ou non lopration de

renforcem ent et le cas chant, perm ettra dorienter des investigations com plm entaires

perm ettant daffiner lestim ation et dutiliser des m thodes plus prcises.

2.3.2 Investigations com plm entaires.

Il sagit prsent de la seconde phase de ltude, rendue ncessaire par une dcision de

poursuivre linvestigation pour laffiner ou pour dterm iner une stratgie de renforcem ent.Elle doit perm ettre dtablir un tat dtaill du btim ent avant renforcem ent afin dvaluer

la fois la capacit rsistante avant travaux et le gain de rsistance apport par

le renforcem ent.

2.3.2.1 Procdure de collecte des inform ations com m une tous lestypes de btim ents

2.3.2.1.1 Analyse des docum ents existants

Dans certains cas, il sera peut tre possible de disposer de docum ents figurant parm i lessuivants, dont lanalyse donnera des renseignem ents trs prcieux sur le btim ent :

docum ents dtudes : rglem ents applicables lpoque de la construction,spcifications, donnes gotechniques, notes dhypothses, plans, notes de calcul,

docum ents tablis lors de la construction : fiches de fabrication, hom ologations,com pte rendus des test m atriaux,

enregistrem ents durant la vie de louvrage : dossiers de m aintenance, rapportsdincidents,

docum ents relatifs aux m odifications du btim ent.


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Reconnaissance


2.3.2.1.2 Reconstitution des plans de coffrage

Dans le cas (rare) o des plans de coffrage ou darchitecte sont disponibles, on vrifiera par

un m tr la correspondance entre les plans et la ralit du btim ent. On veillera

particulirem ent dtecter les ventuelles m odifications de la structure principale ousecondaire survenues depuis la construction (m odification des cloisons,

bouchage/percem ent douvertures par exem ple). Un relev soign des assem blages et des

joints (y com pris leur ouverture) est ncessaire.

2.3.2.1.3 tat des lieux de la structure

Il sagit de relever les dgradations m ajeures susceptibles daffecter lintgrit de la structure

principale et son com portem ent m canique : fissures dans les portiques, tat dentretien de

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

portiques. Ce relev donne des inform ations sur la tenue du btim ent dans le tem ps et sursa raction aux sollicitations antrieures, com m e une tem pte, un sism e de faible am plitude

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

principaux vnem ents relatifs au btim ent est utile (secousses sism iques, tem ptes,

incendie ) ainsi que sur les m odifications du btim ent : agrandissem ent, dm olition,

raffectation, rnovation (rem placem ent de la charpente par exem ple). Dans la m esure o

elles sont disponibles, les donnes relatives la m aintenance et lentretien du btim ent

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

durabilit et sa capacit reprendre les actions de service (voire accidentelles le

cas chant).

2.3.2.1.4 Descente de charges relle

Il convient de faire linventaire des charges relles en place dans le btim ent dans lusage

actuel, ou prvu, en cas de m odification de destination du btim ent. Ce relev est tablit en

tenant com pte de lam nagem ent du btim ent (m obilier, cloisons, couverture, revtem ent de

sol). Dans le cas de rhabilitation lourde avec m odification de lusage du btim ent, on

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

de cloisons par exem ple). Le plan de coffrage tabli prcdem m ent doit perm ettre destim er

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

2.3.2.1.5 Reconstitution du plan darm atures

Cette partie concerne les btim ents de type 1 (voile bton arm ) et de type 2 (portiques

rem plissage).

Dans le cas o les plans darm atures sont disponibles, on sassurera de leur conform it avec

le btim ent rel par quelques sondages bien choisis, en plus des vrifications de bon sens

valables dans le cas des plans de coffrage.


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Reconnaissance


Dans la plupart des cas, labsence de plans darm atures ncessite une reconstitution plus

pousse. On procdera quelques sondages dans les poutres m i trave et sur appuis et

dans les poteaux. O n cherchera dterm iner le schm a statique de la structure

(encastrem ent des poteaux en pied ou en tte par exem ple). Ltape suivante consiste

vrifier la conform it de ces arm atures aux rgles de lpoque (BA 45 ou BA60 selon lge

du btim ent). Si la conform it est assure, on considrera que les sondages sont

reprsentatifs des arm atures relles. Dans le cas contraire, la prsence du btim ent dans

son tat actuel (cf. tat des lieux) perm et destim er sa rsistance aux charges de service. O n

considrera que le btim ent rsiste ltat lim ite de service, sous les cas de charges rels

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

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

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

dune zone ponctuelle, on adaptera le schm a statique au cas rel (rotule) pour tenir com pte

de la redistribution des efforts. O n sassurera que les arm atures rvles par les sondages

sont effectivem ent suprieures celles, m inim ales, donnes par les calculs. O n considrera

que les sondages ne sont pas reprsentatifs et on adoptera le ferraillage m inim al calcul et

un enrobage de 10m m dfaut de valeur plus prcise. O n peut contourner cette hypothse

conservatrice en effectuant un relev com plet des arm atures sur lensem ble des lm ents de

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

effectivem ent constates dans les sondages prlim inaire une telle cam pagne

serait ncessaire.

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

Les 4 paragraphes suivant fournissent une liste de points renseigner pour traiter unbtim ent de type dfini, ainsi que des indications sur la m anire dobtenir de telles

prcisions.

2.3.2.2.1 Btim ent de type 1a : Structure voiles porteurs en btonarm

Donnes gom triques

- lancem ent des voiles : rapport hauteur sur paisseur (relev),

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

torsion (relev),

- Position et gom trie des ouvertures dans les voiles et les planchers (relev),

- Section cum ule des m urs par tage (relev).

Dispositions constructives

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

estim ation).


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Reconnaissance


2.3.2.2.2 Btim ent de type 1b : Structure m urs porteurs enm aonnerie chane

Donnes gom triques

- lancem ent des m urs : rapport hauteur sur paisseur (relev),

- Section cum ule des m urs par tage (relev),

- Nature des blocs : lancem ent, paisseur (relev),

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

torsion (relev),

- Position et gom trie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relev).


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

estim ation),

- Nature des chanages verticaux, continuit du ferraillage (sondage local ou

estim ation),

- Nature des chanages douverture, continuit du ferraillage (sondage local ou

estim ation).

Hypothses de m odlisation

- M odle voile cisaill et flchi (poutres courtes), bielle - tirant, ou m em brane.

- Lois de com portem ent : par la prise en com pte im plicite dun coefficient de

com portem ent ou une loi - d o est le cisaillem ent conventionnel et d

la distorsion du m ur (voir paragraphe 4.4.3.)

O n pourra dfinir des caractristiques m acroscopiques pour la m aonnerie grce aux

form ules suivantes :

- Rsistance la com pression verticale de la m aonnerie :3.07.0

mbk fKff =

Avec fb la rsistance en com pression de la brique et fmcelle du m ortier et

K selon tableau 2.4.1.

- Rsistance au cisaillem ent de la m aonnerie :

Pour un lancem ent de la bielle infrieur 2, aucune justification nest

dem ande.

Dans les autres cas, dvkvk kff .0+=

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

blocs de bton creux etdla contrainte verticale applique au m ur, et k le

coefficient de frottem ent horizontal du m ortier justifier

exprim entalem ent. A dfaut dessais, on pourra prendre k=0.4.

- Rsistance au cisaillem ent des chanages : )15( sbch AAfH +=


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Reconnaissance


Avec f = 2.5M Pa, Ab la section de bton du chanage et As la section

darm ature.

Sans autres prcisions, on adoptera H ch=27kN/m pour un chanage par blocs de chanage et

50kN/m pour un chanage classique (coffr), sous rserve de sassurer de vrifier les aciers

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

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

Avec e lpaisseur du m ur et L la porte entre chanages verticaux

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

)(

vh

vhb

+=

avec h la rsistance en com pression horizontale, v la rsistance en

com pression verticale et= 50 pour les blocs en bton et les briques

alvoles horizontales et 26 pour les briques perfores.

Les diffrents coefficients ci-dessus sont dfinis en 2.4. (tableau 2.4.1.).

2.3.2.2.3 Btim ent de type 2 : Structure portiques en bton arm etrem plissage de m aonnerie

Donnes gom triques

- Dim ensions des poutres et poteaux : hauteur, porte, largeur, paisseur (relev),

- Nature des blocs de m aonnerie: lancem ent, paisseur (relev),

- Position et orientation des m urs de rem plissage pour calculer leur excentrem entet le centre de torsion (relev),

- Section cum ule des m urs de contreventem ent par tage (relev),

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

- Position et gom trie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relev).


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

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

- Position, espacem ent et nature des cadres defforts tranchant dans les portiques

(sondage ou estim ation).


- Dfinition du m odle de structure : portique encastr en pied ou en tte, traves

m ultiples, panneaux de rem plissage quivalents,

- Identification des contreventem ents verticaux et horizontaux (m odle m canique

bielle tirant par exem ple),

- Dfinition de la loi de com portem ent m acroscopique du systm e

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


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Reconnaissance


- Continuit des poutres sur appuis : vrification du ferraillage (sondage local),

- Largeur des bielles de com pression dans la m aonnerie (analyse de linterface

portique/rem plissage),

- Position des rotules plastiques (rsultat interm diaire du calcul) .

M odle par bielle de com pression :

Figure 2.3.1 : M odle bielle de com pression

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

avec fvk dfini en 2.3.2.2.2, e lpaisseur du m ur et L la porte entre

chanages verticaux.

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

)(

vh

vhb

+=

avec h la rsistance en com pression horizontale,v la rsistance en

com pression verticale et= 50 pour les blocs en bton et les briques

alvoles horizontales et 26 pour les briques perfores.

2.3.2.2.4 Btim ent de type 3 : Structure m urs porteurs enm aonnerie non chane ou partiellem ent chane

Donnes gom triques

- lancem ent des m urs (relev),

- Nature des blocs de m aonnerie: lancem ent, paisseur (relev),

- Position et gom trie des ouvertures dans les m urs et les planchers (relev),

- Section cum ule des m urs par tage (relev).


- Nature des planchers (bois, bton),

- Nature des chanages ventuels (sondages ou estim ation).


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Reconnaissance



O n pourra dfinir des caractristiques m acroscopiques pour la m aonnerie grce aux

form ules suivantes :

- Rsistance la com pression verticale de la m aonnerie :

3.07.0

mbk fKff = Avec fb la rsistance en com pression de la brique et fm celle du m ortier K

selon tableau 2.4.1.

2.3.2.3 Techniques dauscultation des lm ents de structures etcaractrisation des m atriaux

Au vu de lim portance des caractristiques m caniques des m atriaux dans les calculs de

capacit rsistante, il est souhaitable de sassurer de la validit des valeurs retenues. Il est

alors ncessaire deffectuer quelques tests (com pression du bton, traction de lacier par

exem ple) sur des chantillons reprsentatifs. Deux cas peuvent se prsenter. Si on souhaite

utiliser une valeur standard conform e lusage lpoque de la construction, un petit

nom bre dchantillons suffira. Ils seront tests pour sassurer de la validit de lhypothse. Si

par contre, on souhaite utiliser une valeur suprieure (pour tenir com pte de lam lioration de

la rsistance en com pression par exem ple, ou parce quon a de bonne raison de penser que

la ralisation de louvrage a t soigne), un nom bre de tests suffisant pour garantir la

reprsentativit des chantillons et la constance de la caractristique m canique sur

lensem ble de la zone vise sera effectu. O n se rfrera ce propos aux norm es

europennes dfinissant les procdures dessais et la dterm ination des coefficients de

scurit pour arrter le nom bre dessais.

Un des m oyens de dterm iner la position, la nature et la quantit darm atures dans les

lm ents en bton arm consiste prvoir une cam pagne dauscultation des lm ents

critiques et dun nom bre reprsentatif dlm ents courants laide de sondages ou

dinstrum ents tels que les profom tres et les radars. Lannexe Cfournit plus de dtails sur

ces techniques.

2.3.2.4 Rapport dinvestigation du btim ent

Le rapport final doit contenir tous les lm ents danalyse collects lors de lvaluation

dtaille. Il contient notam m ent :

Description du btim ent, de son usage, de son histoire,

Liste des docum ents existants,

O bjectifs de tenue au sism e ou des tats viter,

Description de la structure rsistante : porteuse et contreventem ent et des lm entsnon structuraux im portants,

Description de la structure prim aire et du com portem ent sism ique prvu de lastructure,


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Reconnaissance


Annexs, sil y a lieu :

- rapport dtaill dexpertise,

- rapport sur lexpertise des fondations,

- rapport de sol.

2.4 Caractristiques par dfaut des m atriaux

Ces choix ont beaucoup dinfluence sur le calcul de la rsistance dune structure laction

sism ique. Or dans le cas du bti existant il est parfois extrm em ent dlicat dobtenir de telles

donnes. Ce paragraphe a pour but de dindiquer quels essais sont envisageables pour les

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

fournies pour palier le m anque de donnes. tant donn la porte trs gnrale de ce

docum ent, les valeurs prcises sont conservatives pour la plupart des cas particuliers, do

lintrt dessais com plm entaires pour optim iser les calculs.

Bton : O n considrera un bton de classe B16, selon les caractristique de

lEC2 (fck=16 M Pa, Ecm =28 GPa, fctm =1.6 M Pa). Un essai de rsistance la

com pression (sous presse) de diffrents chantillons (environ 5) prlevs par

carottages diffrents endroits de la structure perm ettent de prciser ces valeurs de

faon exprim entale. Naturellem ent, les chantillons doivent tre tels quils ne

contiennent pas dacier et ne sont pas perturbs par laction de carottage.

Conform m ent au DTU 21, il convient de faire des essais au sclrom tre afin de

sassurer de lhom ognit du bton.

Acier : Les arm atures longitudinales en acier haute adhrence serontsupposes de lim ite lastique 420 M Pa. Les cadres deffort tranchant et les autres

arm atures en acier doux sont supposs de lim ite lastique 240 M Pa. Il est ncessaire

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

m arteau les arm atures dun lm ent, localem ent. Ces aciers seront supposer respecter

les caractristiques de lEC2 (E=210G Pa, u=10/00). Des essais de tractions des

aciers prlevs sur place peuvent affiner ces valeurs. Nanm oins le prlvem ent

dchantillons dans les arm atures en place risque de porter atteinte la rsistance de

la structure lendroit du prlvem ent, ce qui requiert la plus grande prudence dans le

choix des chantillons.

M aonneries : O n se rapportera aux donnes du tableau 2.4.1. Une

observation des m aonneries in situ est recom m ande pour dterm iner leur nature

(briques ou blocs de bton), lorientation des alvoles et la nature des joints (rem plis ou

secs). Dans le cas o la nature des joints nest pas connue prcism ent, on

considrera quils sont rem plis. La nature et lpaisseur des joints entre la poutre et le

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

caractristiques par dfaut sont donnes ci-dessous.


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Reconnaissance


Briques H : briques alvoles horizontales ; Briques V : briques alvoles verticales

(perfores)

Typedlm ents

Rsistanceencom pressionverticale(M Pa)

Rsistance encom pressionhorizontale(M Pa)

M oduledYoung(M Pa)

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