Ecole polytechnique d’architecture et d’urbanisme

Présenté par:

MESSALTI ADEL

Encadré par:

Mer LAMEDANI

Groupe: 14

Plan de travail:

1. Introduction.

2. Phénomène de séisme.

3. Impact séisme/construction.

4. Les système de contreventement.

5. Isolation parasismique.

1.Introduction.

Les critères de conception parasismique sont différents selon que l'on considère les éléments structuraux ou non structuraux des bâtiments. La structure est calculée pour ne pas s'effondrer sousl'action des mouvements sismiques du sol, alors que le calcul des éléments non structuraux, ou non porteurs de charge, vise à réduire le plus possible les dangers pour la sécurité des personnes et les dégâts matériels. L'étendue et le coût énormes des dommages attribuables à la rupture ou la ruine des éléments non structuraux des bâtiments lors de récents tremblements de terre au Japon (Kobe, 1995) et aux États-Unis (Norbertine, 1994) ont été un des facteurs déterminants dans la révision des pratiques de conception des bâtiments.

Les mesures de protection parasismique apportées aux éléments non structuraux des bâtiments existants sont directement liées aux considérations de sécurité des personnes, tout simplement parce que la plupart des accidents sont causés par la rupture ou la chute d'éléments non structuraux pendant ou à la suite de mouvements sismiques. Viennent ensuite des considérations de dommages matériels et d'interruption des fonctions des bâtiments.

Définition

Le tremblement de terre (ou encore séisme) provient de la fracture brusque en profondeur de la roche. Cette fracturation de la roche est due à la très grande accumulation d'énergie qui se libère, en créant ou en faisant rejouer des failles, au moment où le seuil de rupture mécanique de la roche est atteint.Le tremblement de terre se traduit à la surface du globe terrestre  par des vibrations du sol.

2.Phénomène de séisme.

L'étude des ondes sismiques générées lors des tremblements de terre a permis aux scientifiques de déterminer que le noyau externe de la Terre est liquide. Les tremblements de terre génèrent des ondes P (ondes de compression longitudinales) et des ondes S (ondes de cisaillement transversales) dans les profondeurs de la Terre. Une zone d'ombre apparaît sur la face du globe opposée à l'épicentre du séisme, car le noyau externe réfléchit les ondes S et dévie les ondes P. Les ondes S sont réfléchies parce qu'elles ne peuvent se propager dans un milieu liquide et elles projettent une zone d'ombre supérieure à celle des ondes P réfractées. Les géologues et les sismologues ont déterminé la taille du noyau externe en utilisant l'arc de 154 ° de la zone d'ombre des ondes S et diverses mesures effectuées à la surface du globe terrestre.

Un séisme résulte du relâchement brutal de contraintes dans la croûte terrestre, qui provoque un glissement de deux compartiments le long d’une faille et un rebond élastique. Ces secousses peuvent être imperceptibles ou très destructrices.

Six sortes d’ondes de choc sont engendrées au cours de ce processus. Deux sont classées comme ondes de volume — c’est-à-dire qu’elles se propagent à l’intérieur de la Terre — et les quatre autres sont des ondes de surface. Les ondes transmettent aux objets deux types de mouvements. Les ondes primaires ou de compression (ondes P) les font osciller d’avant en arrière dans la même direction que leur propagation, alors que les ondes secondaires ou de cisaillement transversal (ondes S) transmettent des vibrations perpendiculaires à leur direction. Les ondes P se propagent toujours à plus grande vitesse que les ondes S ; ainsi, quand un tremblement de terre se produit

Tremblement de terre

Les tremblements de terre se produisent lors d'un relâchement brutal des tensions (de part et d'autre d'une faille, par exemple) à l'intérieur de la croûte terrestre ; la rupture qui s'ensuit provoque des vibrations, légères ou fortes, de la surface du sol. Le foyer du

séisme est le point initial de la rupture. Immédiatement au-dessus, l'épicentre est le lieu d'intensité maximale du choc en surface. Ces ondes de choc se propagent en cercles concentriques à partir du

foyer et de l'épicentre, diminuant d'intensité à mesure qu'elles s'en éloignent. Ces ondes sismiques sont les ondes primaires (ondes P) et

les ondes secondaires (ondes S). Les ondes P provoquent un déplacement des objets dans la direction de propagation des ondes de choc. Ce sont les premières que l'on ressent lors d'un séisme, car elles se propagent plus vite que les ondes S, qui déplacent les objets

dans un sens perpendiculaire à la direction de propagation.

1.Présentation:

Fonctionnement d'un sismographeLe sismographe présenté ici permet de détecter et d'enregistrer les

mouvements d'ondes verticales. Lorsqu'une onde sismique atteint le sismographe, le sol, le cadre et le tambour rotatif vibrent en oscillant

verticalement, alors que la masse suspendue par le ressort reste immobile du fait de son inertie. Le stylet relié à la masse trace ainsi une

ligne brisée sur le tambour.

Enregistrement d'un séisme

2. L’étude de séisme:

Formation d'un tsunami

Un tsunami a généralement pour origine un tremblement de terre sous-marin. Mais il peut également être engendré par une éruption

3. Conséquence de séisme:

4.Séismes : échelles de mesure

L’échelle de Richter, ainsi que d’autres échelles (EMS en Europe, Mercalli aux États-Unis), sont utilisées pour mesurer et comparer l'intensité des séismes. L’échelle de Richter mesure la magnitude, c'est-à-dire la quantité d’énergie libérée au foyer d'un séisme (point de déclenchement du tremblement de terre). L’échelle EMS 1992 (échelle macrosismique européenne, adoptée en 1992) se fonde sur les effets du séisme ressentis à la surface

5.L'action sismique et ses effets

Action sismique

Pour être en mesure de déterminer la réponse sismique des éléments non structuraux d'un bâtiment, il faut d'abord comprendre celle de la structure à laquelle ces éléments sont liés. Les principes de calcul parasismique sont les mêmes pour la conception de la structure du bâtiment que pour celle des éléments non structuraux.

Avant le séisme

Après le séisme

Création et propagation d'un séisme

Avant le séisme

Après le séisme

Un événement sismique est caractérisé par sa brutalité et l’étendue de la région sinistrée, qui peut atteindre plusieurs centaines de km².

Ainsi, en quelques secondes, des milliers d’êtres humains peuvent être victimes, des villes entières peuvent être détruites et l’activité économique complètement arrêtée pendant de nombreux mois.

En Martinique, depuis le séisme du 11 janvier 1839, la rareté des séismes de magnitude supérieure ou égale à 6,0 ne doit cependant pas faire oublier qu’ils peuvent être très destructeurs, en particulier s’ils sont localisés près des grands centres urbains

La croûte terrestre est constituée de plusieurs grandes plaques qui évoluent les unes par rapport aux autres : certaines s'écartent, d'autres convergent, et d'autres coulissent. Environ 90% des séismes sont localisés au voisinage des limites de ces plaques.

En profondeur, les plaques se déplacent régulièrement de quelques millimètres à quelques centimètres par an.En revanche, dans la partie supérieure de la croûte terrestre (30 premiers km), ce mouvement n'est pas continu. Les failles peuvent rester bloquées durant de longues périodes, tandis que le mouvement régulier des plaques (convergence ou divergence) se poursuit.

Ce n'est pas le tremblement de terre qui tue, ce sont les constructions : l'analyse aujourd'hui de la situation actuelle de notre territoire, la vulnérabilité de son bâti, de ses équipements publics et privés, de ses ouvrages, de son aménagement, conduit à admettre une catastrophe sismique, lors du tremblement de terre majeur attendu.

Les causes de la catastrophe sismique en Martinique

Réponse de la structure et des éléments non structuraux d'un bâtiment aux mouvements sismiques du sol

La réponse de la structure est normalement uneréponse non linéaire à plusieurs degrés de liberté, les effets non linéaires se manifestant à partir de la fissuration et/ou de la rupture d'éléments structuraux et de leurs assemblages. D'autres effets non linéaires découlent du comportement inélastique des éléments non structuraux du bâtiment.

3.Impact séisme/construction.

Importance relative des accélérations d'éléments non structuraux d'un bâtiment.

Effets des séismes

Réponse des meubles aux mouvements sismiques selon leurs proportions

Dispositifs inadéquats de limitation des déplacements latéraux

cas différents de défaillance du dispositif de retenue. Dans un cas, l'équipementfait des bonds et passe par-dessus les butées; dans l'autre, les butées cèdent parce que leurs ancrages ne sontpas suffisamment résistants.

le cas de canalisations, de conduits et de câbles chevauchant un joint antisismique entre deux bâtiments ou deux parties séparées du même bâtiment. Si ces deux bâtiments ou parties de bâtiment sont de hauteur ou de construction différentes, il y a possibilité de déplacements relatifs assez importants entre les deux structures. Il est donc impératif de prendre pour ces équipements des dispositions appropriées, leur conférant une souplesse suffisante pour absorber les déplacements relatifs.

Dispositions constructives aux joints antisismiques

4.Le contreventement

Contreventement : élément de construction destiné à protéger celle ci contre le renversement et les déformations dues à des efforts horizontaux.

La stabilité des constructions vis-à-vis des charges latérales: de point de vue de la stabilité sous charges horizontales (vent , séisme…), on distingue deux types de structure:

Structure autostables ou autocontrventées qui, de par leur conception vis-à-vis des charges gravitaire, sont stable également sous l’action des charges horizontales.

Structure contreventées qui comportent un ensemble d’éléments de construction appelé contreventement, dans le but d’assurer la stabilité (et la rigidité) de l’ouvrage vis-à-vis des charges horizontales .

Le rôle et construction du contreventement

Le contreventement a donc principalement pour objet:

1. D’assurer la stabilité des constructions non autostables vis-à-vis des charges horizontales ( celle des structures autostables étant assurée intrinsèquement), donc de transmettre ces charges jusqu’au sol.

2. De raidir les constructions, car les déformation excessives de la structure sont source de dommages aux éléments non structuraux et à l’équipement.

Dans le cas d’une construction parasismique, le contreventement comporte obligatoirement deux familles d’éléments:

Contreventement horizontal (diaphragme )

Contreventement vertical (mur, travées triangulées ou portique )

Nature des éléments verticaux de contreventement

Panneaux rigides :

Il s’agit de murs en maçonnerie, voiles en béton ou béton armé, voiles etc.

Palées triangulées

La contreventement triangulé, qui constitue également une solution (rigide) est fréquemment utilisé pour les structures en poteaux et poutres de hauteurs faible et moyenne, car il est plus économique que le contreventement par portique.Arcs et portiquesLes portiques, c’est-à-dire les cadres dont les liaisons poteaux /poutres sont rigides, sont plus déformables que les autres types de contreventement.

Contreventement d’une cloison intérieure en maçonnerie

Contreventement d’une cloison intérieure en maçonnerie

Contreventement latéral d’un plafond suspendu

Joints parasismiques (Modélisation)

Lorsque la fonction de l'ouvrage impose l'adoption d'une structure fortement dissymétrique, on peut, dans certains cas, améliorer le comportement sismique en découpant la structure en sous structures relativement symétriques, séparées par des joints parasismiques. Ci-dessous, vous trouverez un schéma montrant 3 exemples de formes primaire à éviter, et celle recommandées.                                                                                            

Exemples de formes simples

Photos de joins parasismiques

Choix des matériaux (Modélisation)

Lors de la construction d’un bâtiment, les matériaux utilisés doivent être choisis avec soin.

En effet, lorsque qu’un séisme se produit, les forces latérales produites par celui-ci déforment la structure verticale du bâtiment, et peut abîmer

fortement les éléments du bâtiment fixés à la charpente (par exemple les cloisons et les branchements), mais aussi la structure-elle même, pouvant la briser si le bâtiment se tord par exemple, et que la structure cède. De plus,

suivant la façon d’assemblage de la structure, celle-ci peu être plus ou moins rigide, et donc peut présenter un risque. On appelle la capacité d’un

matériau à pouvoir se déformer et s’étirer la ductilité. Certains facteurs viennent s’ajouter à la ductilité pour le choix des matériaux. Il ne faut pas que la ductilité soit obtenu que pour un cycle chargement (une secousse),

mais sur plusieurs, en effet, certains matériaux ont une très bonne ductilité sur un cycle, mais leur résistance ce dégrade très rapidement dés les cycles

suivants.

Mais, avant de pouvoir employer les matériaux que l’on pense adéquat, il faut les tester. La science ne permet pas encore d’être sur de la ductilité d’un matériau, sans avoir tester ses limites au par avant. Voici quelques appréciations sur divers matériaux tirées d’expériences : - Structure en acier : elles présentent une bonne ductilité, si leur structure est correctement soudé- Structure en béton armé : la ductilité est assés faible, du fait que le risque du rupture du béton lorsqu’il est comprimé est fort. Mais si une armature appropriée, et un chaînage sont organisés, la structure peut résister. - Structure en maçonnerie : si les structure sont convenablement chaîné, la structure résiste bien, mais à partir du moment ou un petite dégradation apparaît, la structure entière devient instable - Structure en bois : étant donné que l’on trouve un grand nombre de structure possibles, et que aucunes études n’ont véritablement été menées, la ductilité semblerait assés faible, mais si des expérimentations sont conduites, et aboutissent a des règles strictes, cela pourrait changer. Pour vous montrer véritablement le besoin d’utiliser des matériaux flexibles, nous avons réaliséune modélisation.

Notion d’isolation parasismique

Les dommages sismiques occasionnés aux constructions sont dus aux déformations qui se produisent pendant les oscillations de la superstructure

Principe d’isolation parasismique

L’isolation des bâtiments s’effectue au moyen d’appareils d’appuis dont la rigidité horizontale est beaucoup plus faible que celle de la structure. Ces appareils, appelés appuis parasismiques ou isolateurs, sont placés entre les fondations et la superstructure, entre le sous-sol et le rez-de-chaussée ou entre le rez-de-chaussée et le 1er étage