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Séminaire organisé par SAVOIR PLUS, 26-27 juin 2007 à Béjaia Les journées techniques et scientifiques du bâtiment et de la construction

Séisme de Boumerdes du 21 Mai 2003 Pathologie de construction et dommages sismiques

Abdelghani SEGHIR

Enseignant Chercheur, Chargé de Cours Département de Génie Civil, Université A. Mira de Béjaia.

Site Web : www.freewebs.com/seghir Email : [email protected]

SOMMAIRE

Résumé ..................................................................................................................................................................................... 2 1. Introduction .................................................................................................................................................................... 2 2. Cadre tectonique ............................................................................................................................................................ 3 3. Niveaux d’accélérations sismiques .............................................................................................................................. 4 4. Evaluation des dommages............................................................................................................................................ 5 5. Types des dommages constatés ................................................................................................................................... 6 6. Dommages subis par les portiques .............................................................................................................................. 7

6.1. Rotule plastique aux nœuds poteau-poutre ..................................................................................................... 7 6.2. Rupture par ecrasement ...................................................................................................................................... 9 6.3. Cisaillement des poteaux .................................................................................................................................... 9 6.4. Flambement des poteaux .................................................................................................................................. 12 6.5. Décollement du béton d’enrobage ................................................................................................................... 13

7. Dommages subis par les voiles .................................................................................................................................. 13 8. Dommages divers ........................................................................................................................................................ 14

8.1. Cas de la poutre palière ..................................................................................................................................... 14 8.2. Cas de rupture dans les poutres par flexion ................................................................................................... 14 8.3. Cas d’étage souple et d’étage transparent ...................................................................................................... 15 8.4. Cas du joint sismique......................................................................................................................................... 17 8.5. Cas d’entrechocs - éffet balle de ping-pong ................................................................................................... 17 8.6. Cas des escaliers ................................................................................................................................................. 18 8.7. Cas de la maçonnerie exterieure ...................................................................................................................... 19

9. Conclusion .................................................................................................................................................................... 20 Références ............................................................................................................................................................................... 20

Les journées techniques et scientifiques du bâtiment et de la construction. Séminaire organisé par SAVOIR PLUS, 26-27 Juin 2007 à Béjaia. "Séisme de Boumerdes du 21 Mai 2003 : Pathologie de construction et dommages sismiques", A. Seghir

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SEISME DE BOUMERDES DU 21 MAI 2003 PATHOLOGIE DE CONSTRUCTION ET DOMMAGES SISMIQUES

Abdelghani Seghir Enseignant Chercheur, Chargé de Cours

Département de Génie Civil, Université A. Mira de Béjaia. Site Web : www.freewebs.com/seghir

Email : [email protected]

RESUME Cet exposé est basé sur l’enquête post-sismique conduite par le Centre National de Recherche Appliquée en Génie Parasismique (CGS) sur le séisme de Boumerdes du 21 Mai 2003. L’auteur a participé à cette enquête avec l’accord de l’université A. Mira de Béjaia en qualité d’enseignant chercheur de l’université et de chercheur associé au CGS. La mission a duré du 25/05/2003 au 05/06/2003 et a concerné les wilayas de Boumerdes et d’Alger. Son but était le recensement et la caractérisation des dégâts sismiques. Dans ce présent rapport, on relate quelques dégâts constatés témoignant, d’un coté, de la nature particulièrement violente du séisme, et d’un autre coté, des performances parasismiques de certains systèmes de contreventement qui ont bien résisté au séisme et de la vulnérabilité d’autres systèmes qui ont subi d’importants dégâts voire des effondrements.

1. INTRODUCTION Le séisme de Boumerdes du 21 Mai 2003, de magnitude 6.8 à l’échelle de Richter selon USGS, a été particulièrement violent ; il a causé des pertes considérables en vies humaines et a touché considérablement l’économie du pays. Il est venu confirmer une autre fois après le fameux séisme de Chelef de 1980, que le nord Algérien est une zone de forte sismicité dont il faut absolument tenir compte.

Selon Belazougui, Farsi et Remas [3], environ 7400 constructions ont été détruites et 7000 autres fortement endommagées. Presque 8500 appartements ont été perdus et 20 000 autres hautement détériorés. En outre, selon les chiffres officiels, on déplore 2278 morts et plus de 10000 blessés et environ 180000 sans abris.

Dans la zone sinistrée par le séisme de Boumerdes, on retrouve comme partout ailleurs dans le pays, plusieurs types de constructions utilisant différents systèmes de contreventement. Il a été constaté que le système constructif ayant le plus souffert est le portique auto stable alors que l’introduction des voiles dans le contreventement de certaines constructions a montré une grande amélioration de la résistance vis-à-vis des forces sismiques. Par ailleurs, la diversité dans l’assiduité et la rigueur des acteurs intervenant dans la construction, notamment en matière d’application des normes de constructions et de réalisation, des règles parasismiques algériennes (RPA) et de suivit de chantier, a conduit à une grande variété des dommages constatés allant de constructions parfaitement résistantes aux constructions fortement endommagées ou complètement effondrées, et ce indépendamment du site dans lequel elles sont implantées.


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2. CADRE TECTONIQUE Toute la bande du littoral Algérien est siège d’une forte activité sismique causée par l’affrontement entre les deux plaques tectoniques africaine et eurasiatique issu de l’avancement progressif de la plaque africaine vers le nord-ouest, contre la plaque eurasienne, à une vitesse de quelques millimètres par an. La figure 1 schématise les sens et les vitesses des déplacements des plaques. Ce niveau de sismicité élevé de la bordure littorale peut s’expliquer selon Yelles-Chaouche et Djellit du GRAAG [5] par le fait que cette zone soit le siège des déformations continentales les plus importantes. Les mêmes auteurs ont relaté plusieurs travaux et mesures microtectoniques montrant l’existence d’un réseau de failles dans la région de Boumerdes. Ils ont cité notamment les travaux de Boudiaf [5] qui ont permis de décrire précisément la faille de Thénia à lest de Boumerdes et qui se prolonge vers le nord-ouest jusqu’au large d’Alger alors qu’au sud-est elle disparaît à l’Oued Isser. Ils précisent que sa longueur en terre est estimée à 35 Km et son prolongement en mer est de 20 Km (figure 2). Par ailleurs, il a été noté que le séisme de Boumerdes s’inscrit dans la cadre de la sismicité de la région d’Alger marquée au cours de l’histoire par trois événements importants : le séisme du 02/01/1365, celui du 03/02/1716 et celui de 29/10/1989.

Figure 1 : Tectonique euro-méditerranéenne (Source : Meghraoui d’après Boudiaf, http://eost.u-strasbg.fr)

Figure 2 : Principales failles au voisinage de la région de Boumerdes (Source : http://www-geoazur.unice.fr)


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3. NIVEAUX D’ACCELERATIONS SISMIQUES Tous les règlements parasismiques du monde s’appuient sur un niveau d’accélérations sismiques comme information de base pour évaluer les forces de calcul auxquelles les constructions doivent résister. Ce niveau est estimé à partir d’études de microzonage sismique et de l’historique de la région concernée.

Pour les constructions courantes, le RPA [4] préconisait un niveau de 0.15g pour la région de Boumerdes, soit 15% de l’accélération gravitationnelle terrestre. Les accélérations enregistrées lors du choc principal ont atteints des niveaux beaucoup plus élevés ; il faut noter que ceci est du à l’extrême violence du séisme qualifié d’événement rare du point de vue statistique et non pas aux faibles niveaux admis par le règlement parasismique. Les calculs parasismiques courants ne se font généralement pas à de tels niveaux enregistrés.

Sur le tableau 1 et la figure 3 ci-après, sont reportées les valeurs des accélérations maximales enregistrées dans différentes stations caractérisées par leurs éloignements de l’épicentre. Sur la figure, une loi d’atténuation du mouvement sismique a fait l’objet de comparaison (sources : CGS et Yozo GOTO & Takashi TAZOH)

Station Distance

épicentrale (Km)

Accélération maximale (g)

Est–Ouest Nord–Sud Verticale

Keddara 20 0.58 0.22 0.35

D. Baida 29 0.52 0.46 0.16

H. Dey 36 0.27 0.23 0.09

Kouba 45 0.31 0.16 0.15

T-Ouzou 50 0.20 0.19 0.09

Azazga 75 0.12 0.09 0.05

El Afroun 98 0.16 0.09 003

H. Righa 120 0.10 0.07 0.07 Tableau 1 : Les PGA enregistrés dans différentes stations Source : Centre National de recherche Appliquée en Génie-Parasismique (CGS), Hussein-Dey, Alger

Par ailleurs, les calculs parasismiques basés sur la méthode modale spectrale qui est une méthode dynamique très pratique, utilisent des spectres de réponse normalisés appelés spectre de calcul. On montre sur la figure 4, un spectre de calcul élastique préconisé par le RPA pour une structure de bonne qualité de construction, implantée sur un site S3 dans la région de Boumerdes (classée en zone II avant le séisme). Les spectres d’accélérations enregistrées aux stations de Dar-Elbeida, Keddara et Hussein-Dey sont aussi tracés pour comparaison. On voit bien que les niveaux atteints dépassent fortement ceux préconisés par le règlement notamment dans la gamme des périodes inférieures à 0.5 secondes qui correspond, en général, aux constructions de moins de six niveaux et qui ont été les plus touchées par le séisme.

Figure 3 : Atténuation du mouvement sismique Source : Yozo GOTO & Takashi TAZOH Japan Association for Earthquake Engineering, Japanese Society of Civil Engineers, the Japanese Geological Society and Architectural Institute of Japan June 21-28, 2003


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Il est à noter que les calculs dynamiques selon le RPA prennent en compte le comportement inélastique des structures à travers un coefficient de comportement global de la structure calculée. Ce coefficient a pour effet de réduire la force sismique totale appliquée et de compter sur la ductilité et la capacité de la structure à absorber l’énergie de déformation toute en tolérant quelques dommages réparables. Plusieurs articles ayant pour but de garantir un bon comportement dynamique sont introduits dans le règlement afin d’obtenir cette capacité de dissipation.

De ce fait, il est donc impératif du point de vue conception et réalisation de s’en tenir rigoureusement aux recommandations du règlement et au respect des normes en vigueurs.

4. EVALUATION DES DOMMAGES L’enquête post-sismique ayant pour but l’évaluation des dommages et le recensement des constructions avec leurs classifications en fonction des dégâts subits a mobilisé plus de 500 experts, ingénieurs et techniciens de différentes organisations techniques et scientifiques (CGS, CTC, OPGI, Universités, BET, services techniques,… etc.). Une fiche technique contenant une quinzaine d’information à été utilisée à cet effet afin de uniformiser les expertises et de les faciliter en les rendant systématiques. Un niveau de dégâts global est affecté à chaque construction expertisée, cinq (05) niveaux groupés en trois (03) couleurs sont utilisés :

- Vert : contient les deux premiers niveaux de faibles dégâts 1 et 2, la construction peut être exploitée sans ou avec très peu de réparations (enduits, maçonnerie, vitres,…).

- Orange : contient les niveaux 3 et 4, la structure a subit quelques dégâts et demande une seconde expertise approfondie pour une étude de réparation ou de renforcement. Dans ce cas la construction peut constituer un réel danger pour ses occupants et elle n’est plus exploitable.

- Rouge : correspond au dernier et plus haut niveau 5. La construction est complètement effondrée ou a subit d’importants dégâts dans ses éléments de résistance, elle ne peut être réparée ni renforcée.

En se basant sur les fiches d’évaluation des dommages poste-sismiques, des statistiques peuvent être établies et utilisées pour prendre des mesures d’intervention sur terrain et de prise en charge des populations, d’un coté, et d’un autre coté une carte d’intensités et de répartition des dégâts peut être réalisée. La figure 5 suivante montre une carte approximative des effets du séisme de Boumerdes.

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

Périodes (s econdes )

Acc

élé

ratio

ns

spec

tral

es (

g )

RPADar ElbeidaKeddaraHus s e in Dey

Figure 4 : Spectres de réponses : Réglementaire (RPA) avec quelques autres spectres produits par le seisme.


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Figure 5 : Répartition des dégâts du séisme de Boumerdes (Source : http://azurseisme.free.fr/index.html)

5. TYPES DES DOMMAGES CONSTATES Les dommages subis par les différents types de construction dans les deux wilaya Alger et Boumerdes sont très divers. Ils peuvent être sommairement résumés comme suit :

- Effondrement total ou partiel de plusieurs bâtiments. Dans la majorité des cas, il s’agit d’écrasement du niveau RDC et du premier étage.

- Basculement de certains bâtiments. - Formation de rotules plastiques au niveau des poteaux. - Cisaillement de poteaux courts. - Effondrement total ou partiel de maçonnerie de remplissage ou de façade. - Flambement des poteaux en béton armé. - Ecrasement et rupture par écrasement sous l’effort normal des sections des poteaux

de la cage d’escaliers. - Décollement du béton d’enrobage sur une partie ou sur toute la longueur des

poteaux. - Eclatement local du béton, fissuration et rupture de section dans certains voiles,

notamment ceux des cages d’ascenseurs. - Dommages causés par entrechocs entre blocs adjacents dus à l’insuffisance du joint

sismique.

Dans tous les règlements parasismiques et lors d’un calcul dynamique des structures on admet souvent pour un séisme majeur tel que celui de Boumerdes un certain type de dommages. En effet, par construction parasismique, il faut plutôt comprendre construction avec tolérance à un niveau de dommages réparables, sans effondrement total ou même partiel, plutôt qu’une construction fortement ou absolument résistante. Néanmoins, toute anomalie de conception ou de réalisation et toute insuffisance dans la qualité des matériaux utilisés contribuent fortement à la vulnérabilité de la structure finale vis-à-vis d’un séisme de telle ampleur. La difficulté majeure dans la construction parasismique réside dans le fait que


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les défauts qui compromettent sérieusement la sécurité et le bon comportement sismique n’apparaissent qu’après un tremblement de terre, c’est dans un esprit d’apprentissage et de rétrospective que nous allons montrer et commenter quelques photos prises dans la région de Boumerdes. Elles seront exposées en fonction des phénomènes et dommages observés.

6. DOMMAGES SUBIS PAR LES PORTIQUES Puisque les structures contreventées par portiques auto-stables sont les plus touchées par le séisme [1], et du fait que le moment et le cisaillement soient essentiellement les efforts principaux que le portique doit supporter lors d’un chargement horizontal, on s’intéresse en premier lieu aux portiques, plus précisément à la zone nodale qui est l’essence même du portique.

6.1. ROTULE PLASTIQUE AUX NŒUDS POTEAU-POUTRE

L’article 7.6.2 du RPA exige la vérification de la somme des moments résistants ultimes dans les zones nodales poteau-poutre. Pour que la rotule plastique se forme dans les poutres plutôt que dans les poteaux, cet article recommande que les moments résistants des poteaux soient au moins 25% plus forts que ceux des poutres. On voit bien l’effet poutre forte/poteau faible dans les photos 1 à 3 suivantes. Cet effet peut être amplifié par une discontinuité des armatures ou de la section du poteau ou bien par une mauvaise qualité de béton (photo 1).

Photo 1 : Rupture en zone nodale

Même si le poteau de la photo 2 est bien armé tant en armatures longitudinales qu’en cadres, ce qui donne un béton bien confiné, il reste cependant insuffisant par rapport à la poutre. Lors d’un fort mouvement horizontal, c’est la poutre qui casse le poteau et non pas l’inverse.


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Par contre dans la photo 3, le poteau est assez fort pour que la rotule se produise dans la poutre ; il est ainsi libéré avec un moment bien réduit, le plancher reste toujours accroché et la structure demeure sans risque d’effondrement.

Il a été constaté que ce mode de ruine par formation de rotules plastiques dans les poteaux était le plus courant et a constitué la cause principale de l’effondrement total ou partiel de la majorité des constructions n’ayant pas résisté.

Photo 2 : Rotule dans le poteau (comportement à éviter)

Photo 3 : Rotule dans la poutre (comportement recherché)

En plus du phénomène poteau faible/poutre forte qu’on vient de voir, le RPA à prévu la continuité du ferraillage transversal des poteaux en zones nodales. Des cadres en double U, ou ordinaires lorsqu’il est possible de les placer, doivent être disposés dans le portique comme illustré sur la figure 5.7 de l’article 7.5.2.2 du règlement. Le manque de cadres dans cette zone très sensible des poteaux conduit à son affaiblissement vis-à-vis des efforts tranchants et des moments. Sans ferraillage transversal, le béton n’est pas assez confiné, les armatures longitudinales peuvent flamber et la section peut se fissurer en X ou s’effriter complètement. Les photos 4 et 5 suivantes montrent les dégâts subis par deux poteaux appartenant à deux constructions différentes.

Photo 4 : Flambement d’armatures longitudinales Photo 5 : Dislocation de la section


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6.2. RUPTURE PAR ECRASEMENT

Dans le but d’éviter ou de limiter le risque de rupture fragile sous sollicitations d’ensemble dues au séisme, l’article 7.4.3.1 du RPA recommande que l’effort normal de compression de calcul soit limité à 30% de l’effort de résistance ultime à la compression de la section comprimée. Ce mode de ruine est rencontré surtout dans les poteaux supportant les cages d’escaliers, on le voit sur les deux photos 6 et 7 suivantes qui montrent deux poteaux de la cage d’escalier à l’entrée d’une tour R+7.

Photos 6 et 7 : Ecrasement de béton et flambement des aciers dans les deux poteaux de la cage d’escaliers

La fragilité des sections écrasées a été aggravée par un manque de cadres intérieurs (par négligence ou par mauvaises intentions). On souligne qu’à notre avis, ces poteaux d’une section de 60 60 cm², armés avec 12T20 et 3 cadres 8, sont suffisants pour une tour R+7 qui d’ailleurs n’a subit de dommages importants qu’au niveau du RDC mais sans gravité ; il s’agit d’effondrement de la maçonnerie, écrasement des deux poteaux et fissuration des voiles de la cage d’ascenseur.

6.3. CISAILLEMENT DES POTEAUX

Un autre mode de ruine très répondu est le cisaillement des poteaux. En général, ce phénomène est connu sous le terme de poteaux courts mais aussi un entrechoc avec un plancher d’une structure adjacente peut facilement cisailler les poteaux. Cette situation est très fréquente dans les cas où le joint sismique n’est pas suffisant. On voit sur les photos 8 et 9 le cas d’une surélévation sur pilotis, le détail de cisaillement dans la photo 9 montre aussi une anomalie d’exécution dans le ferraillage. Les armatures transversales ne sont pas


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continues, et on imagine mal un recouvrement d’armatures pour un poteau d’une si petite longueur (1,5 m environ).

Photo 8 : Cas d’une surélévation de 1,5m de la partie centrale d’un plancher sur pilotis (6 poteaux)

Photo 9 : Détail de cisaillement d’un des 6 poteaux.

Dans le cas des photos 10 et 11, le cisaillement est dû aux entrechocs entre les poteaux et le plancher de la structure voisine, on voit ici le cas typique où le joint sismique est insuffisant. Si les planchers sont de mêmes niveaux les conséquences auraient peut être été moins graves, mais avec des différences entre niveaux, les structures n’ayant pas nécessairement les mêmes modes de vibration, le déphasage de mouvement cisaille littéralement les poteaux.

Photo 10 : Cas d’entrechoc avec un plancher adjacent. Photo 11 : Détail d’un poteau

Les efforts de cisaillement dans les poteaux sont souvent plus importants lorsque l’élancement géométrique du poteau est faible, et on désigne par poteau court (ou pièce courte d’une manière générale), une pièce dont l’élancement géométrique est inférieur à 5. Une attention particulière est accordée par le RPA au cas de poteaux courts, la figure 7.3 de l’article 7.4.3.2 illustre la création d’une telle situation par réservation de vides dans la maçonnerie. Ce cas est très fréquent surtout dans les établissements scolaires et les vides sanitaires comme le montre les photos 12 à 15.


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Photo 12 : Cas de poteaux courts sans protection – tous les poteaux sont cisaillés.

Photo 13 : Détail d’un poteau au centre. Photo 14 : Détail d’un poteau au coin

Il arrive dans certains cas où les poteaux courts dus au vide sanitaire puissent servir de fusibles et éviter une destruction totale du bâtiment. La disposition de la photo 15 est jugée, selon un rapport de l’AFPS [2] sur le séisme de Boumerdes, comme très intéressante car elle a l'avantage de laisser pratiquement intacte le reste de la structure ; ce qui permettrait éventuellement de réintégrer le bâtiment après vérinage et réparation de poteaux et autre dégâts subis par les équipements et les éléments non structuraux.


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Cependant cette situation a été interdite par le RPA après le seisme de Chelef de 1980. Le règlement exige l’utilisation d’un voile périphérique dans les vides sanitaires afin de protéger l’ensemble. En effet, la disposition peut s’avérer efficace pour un séisme majeur mais elle rend la structure fragile et l’expose aux effets des séismes modérés ou même faibles.

Photo 15 : Poteaux courts dus au vide sanitaire.

6.4. FLAMBEMENT DES POTEAUX

Dans le cas où la section des poteaux est faible et la qualité du béton est mauvaise associé des fois à un grand élancement, il arrive que le poteau flambe sous l’effet conjugué de la flexion et de la compression (photos 16 et 17).

Photos 16 et 17 : Flambement de poteaux (source de la photo à droite : rapport AFPS [2])


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6.5. DECOLLEMENT DU BETON D’ENROBAGE

Il arrive dans certains cas que les poteaux soient décoffrés avant le durcissement total du béton et ce dans un souci de rapidité d’exécution ou de récupération d’un retard de réalisation.

Lors de l’opération du décoffrage, le béton peut subir des chocs, des vibrations ou tout simplement des gonflements.

Ces facteurs donnent naissance à des microfissures notamment entre la couche d’enrobage et le béton confiné par les cadres et armatures transversales.

Photo 18 : Décollement de l’enrobage

Même si la résistance globale d’un poteau sujet à cette pathologie d’exécution n’est pas affectée d’une manière significative, le poteau peut constituer une faiblesse dans l’ensemble du système de contreventement. Un décollement de la couronne d’enrobage met à nu les armatures comme le montre la photo 18 ci-dessus.

7. DOMMAGES SUBIS PAR LES VOILES Le cas des structures comportant des voiles dans leurs systèmes de contreventement est très intéressant. Les bâtiments en voiles porteurs se sont très bien comportés et n’ont subit que des dommages légers.

Dans la zone épicentrale, à Zemmouri, les seuls dommages constatés concernent des panneaux qui se sont décrochés de la façade et certains sont tombés au pied de l'immeuble laissant apparaître la paroi d'isolation (photo 19). Leur mode de fixation n’était pas suffisant et devrait être renforcé.

Dans la ville de Boumerdes, nous avons constaté que la solidarisation des voiles de la cage d’ascenseur à la superstructure de contreventement contribue de manière significative à réduire le risque sur la structure. Les dommages constatés sont essentiellement des ruptures de section à la base du voile (photo 20) et des fissures ouvertes en X dans la section centrale (photo 21).

Photo 19 : Décollement de l’enrobage (source [2])


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Photo 20 : Rupture de section à la base du voile. Photo 21 : Fissures ouvertes dans le voile

8. DOMMAGES DIVERS

8.1. CAS DE LA POUTRE PALIERE

Lorsque les armatures de la poutre palière ne sont pas bien encrées dans les poteaux de la cage d’escalier à cause d’un mauvais façonnage ou d’une insuffisance de la section du poteau, le nœud de jonction devient une zone de faiblesse.

Photo 22 : Poutre palière

8.2. CAS DE RUPTURE DANS LES POUTRES PAR FLEXION

Cette situation est très rare puisque les poutres sont souvent très bien dimensionnées vis-à-vis de la flexion. On a rencontré un seul cas à Zemmouri, zone d’épicentre où la composante verticale du séisme est la plus forte, de plus les poutres ont une grande portée et ne sont pas suffisamment pourvues d’armatures à mi-travée.


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Photo 23 : Rupture par flexion des poutres

8.3. CAS D’ETAGE SOUPLE ET D’ETAGE TRANSPARENT

Les deux phénomènes d’étage souple et d’étage transparent conduisent à un déplacement maximal accusé par l’un des étages d’une structure relativement grands par rapport aux déplacements des autres étages. Cette situation est due essentiellement à une faible rigidité latérale de l’étage en question et peut nuire d’une façon significative à la stabilité de l’ensemble de la structure par induction d’effets secondaires tels que les grandes déformations des éléments porteurs et des moments du second ordre (P-Deltat).

Les cas rencontrés lors du séisme de Boumerdes concernent le plus souvent le RDC, aménagé pour des activités de commerce avec une grande hauteur d’étage par rapport aux autres étages supérieures lui conférant ainsi une plus grande souplesse (photo 24). On a aussi rencontré le cas d’étage transparent dépourvu de cloisons de séparation pour des besoins d’espace (photo 25). Dans ce cas aussi, même si la contribution de la maçonnerie de séparation à la rigidité n’est pas très importante, elle n’est tout de même pas négligeable.

L’absence de cloisons de séparation dans un étage comparativement à d’autre conduit aussi à une réduction de sa rigidité relative et donc pratiquement à la même situation précédente. Dans la photo 25, la souplesse de l’étage est aggravée par les ouvertures dans la maçonnerie extérieure formant un ensemble de poteaux courts et une ligne privilégiée pour le cisaillement.

Du point de vu règlement parasismique algérien, ces situations ne sont pas interdites mais deux articles gardes fous sont introduits afin de limiter leurs effets. Ils concernent la limitation des déplacements relatifs entre étages (article 5.10) et la prise en compte de l’effet P-Delta (article 5.9).


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L’utilisation de voiles même de petite largeur (aileron) permet de protéger les poteaux et limiter les déplacements, il ne faut néanmoins pas trop rigidifier le RDC pour ne pas affaiblir le premier étage ou les étages supérieurs.

Photo 24 : Etage souple

Photo 25 : Etage transparent


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8.4. CAS DU JOINT SISMIQUE

L’un des aspects les plus importants apportés comme nouveauté par la version RPA99 est la justification de la largeur du joint sismique. L’article 5.8 donne par l’expression 5.5 la valeur du joint en fonction de la somme des déplacements maximaux des deux blocs séparés par le joint. L’article spécifie avec précision comment évaluer les déplacements latéraux d’une part et recommande de tenir compte des composantes dues à la torsion de la structure et la rotation des fondations d’une autre part.

Cependant, en générale les calculs dynamiques des structures ne tiennent pas compte de la flexibilité des fondations et dans certains cas les 15 mm de sécurité ajouté par le formule 5.5 peuvent s’avérer insuffisants. De plus on a pris l’habitude de réaliser avec des joints sismiques étroits et on a du mal à appliquer cet article.

Les deux photos 26 et 27 ci-dessous montrent l’effet de martellement et d’entrechocs entre bloc dont le joint est insuffisant. La structure de la photo 26 a été réalisée avant la RPA99, les calculs avec l’ancienne version du règlement ont donné peut être un tel joint mais celle de la photo 27 était en cour de construction, au stade de finalisation !!

Photo 26 : Détail d’un poteau au centre. Photo 27 : Détail d’un poteau au coin

8.5. CAS D’ENTRECHOCS - EFFET BALLE DE PING-PONG

Cet effet, dû aussi à l’insuffisance du joint sismique, se produit lorsqu’une structure assez résistante mais légère se trouve en sandwich entre deux structures massives rigides ou souples. Les différences de phase des mouvements de l’ensemble des trois structures conduit à des entrechocs si le joint sismique n’est pas bien dimensionné. La structure légère au centre peut alors être prise dans le mouvement comme une balle de ping-pong, la rigidité de ses éléments lui confère une résistance suffisante pour encaisser plusieurs chocs et causer de graves dommages à l’une ou aux deux autres structures.


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La photo 28 montre une telle situation où une cage d’escaliers indépendante qui sert les deux blocs est prise aux entrechocs entre les deux grandes structures. La photo 29 montre bien les dégâts infligés à la superstructure de l’un des deux blocs.

Photo 28 : Détail d’un poteau au centre.

Photo 29 : Détail d’un poteau au coin

8.6. CAS DES ESCALIERS

Il s’est avéré lors de l’enquête post-sismique et lors d’une autre enquête réalisée par le ministère de l’habitat sur la qualité de construction en Algérie que dans la majorité des structures expertisées, les escaliers sont soit mal conçus ou mal réalisés. Ils constituent à notre avis l’élément le plus dangereux dans la plus part des constructions en béton armé.

Photo 30 : Poussée au vide du au ferraillage sans ciseau. Photo 31 : Mauvaise qualité du béton.


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On voit bien dans la photo 30 que la disposition des armatures en ciseaux a été mal réalisée, ce qui a conduit, malgré la bonne qualité apparente du béton, au détachement de la volée d’escaliers du palier dû à la poussée au vide. Dans la photo 31 par contre, c’est la mauvaise qualité du béton qui a conduit à la rupture. Cette mauvaise qualité est parfois accompagnée de présence d’impuretés de tout genre (bois, fils de fer, papier,…) qui s’entassent au niveau de la jonction palier-volet.

8.7. CAS DE LA MAÇONNERIE EXTERIEURE

Lorsqu’il ne s’agit pas d’une destruction totale ou partielle d’une construction entrainant l’effondrement de sa maçonnerie, il est courant de rencontrer une structure toute dénudée surtout au niveau du RDC et du premier étage (photo 32). Le règlement parasismique tolère quelques dommages pour les éléments non structuraux dans les articles de la section 6.2 mais sans que ces dommages soient dangereux pour la sauvegarde des vies humaines. Des spécifications particulières sont données dans l’article 6.2.4 quant aux éléments extérieurs notamment les habillages en maçonnerie des éléments structuraux qui sont interdits en zone de forte et moyenne sismicité.

Malgré cette exigence du règlement, on voit bien sur la photo 32 la disposition incorrecte de la maçonnerie extérieure, pourtant l’immeuble en question destiné à usage d’habitation a fait l’objet d’une étude génie civil et d’un contrôle de construction. En général, les dispositions réglementaires en matière de maçonneries et du second œuvre ne sont pas respectées, en outre les contrôles du second œuvre sont quelque peu négligés.

Photo 32 : Effondrement de maçonnerie.


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9. CONCLUSION Deux aspects importants ont étés soulignés dans ce rapport, le premier concerne le caractère très violent du séisme de Boumerdes du 21 Mai 2003. Du point de vue statistique, il est caractérisé comme événement rare et les niveaux d’accélérations sismiques et d’énergie véhiculée ont dépassé les prévisions de la réglementation parasismique. Ceci peu expliquer en partie l’ampleur des dégâts et dommages subis par la majorité des constructions. Le second aspect est naturellement lié aux insuffisances des performances parasismiques des systèmes de contreventement et surtout aux malfaçons de conception ou de réalisation.

Les constats des effets du séisme sur les constructions ont montré que le système structurel ayant le plus souffert est le portique poteau-poutre. Ce système aurait pu fonctionner correctement notamment si les sections des poteaux étaient bien dimensionnées et les zones nodales bien réalisées. Il a été clairement démontré que quand la qualité d'exécution est médiocre, ce système de contreventement devient très vulnérable car il ne possède pas de réserves suffisantes pour encaisser l'énergie de déformation.

Les malfaçons et les mauvaises conceptions des zones nodales on fait des nœuds des portiques, qui devraient être rigides, des points de faiblesse qui on conduit à des formations de rotules plastiques dans les poteaux. La succession de plusieurs rotules dans une structure auto-stable conduit inévitablement à un mécanisme induisant un effondrement total ou partiel. Il apparait ainsi impératif d’être très prudent avec ce système constructif utilisé dans la majorité des constructions en Algérie, il faudrait améliorer sa mise en œuvre et prendre en compte dans les notes de calculs tout phénomène et toute disposition constructive pouvant le rendre vulnérable.

Par ailleurs, il a été constaté que l'inconvénient majeur du remplissage en brique réside dans sa fragilité, de ce fait il s'effondre sur les occupants et encombre les cages d'escalier pénalisant les évacuations après la secousse et pénalisant l'accès des secours.

REFERENCES [1] Afra, H., "Performance parasismique des systèmes structurels durant le séisme de Zemmouri", Colloque

international, Risque, Vulnérabilité et Fiabilité dans la Construction, 11-12 Octobre 2003, Alger, Algérie.

[2] AFPS, "Le séisme du 21 Mai 2003 en Algerie, Rapport préliminaire de la mission AFPS", Association Française de Génie Parasismique.

[3] Belazougui, M., Farsi, M.N. et Remas, A., "Zemmouri earthquake of 21st of May, 2003. Building damage assessment and causes”, Colloque international, Risque, Vulnérabilité et Fiabilité dans la Construction, 11-12 Octobre 2003, Alger, Algérie.

[4] Ministère de l’Habita, "Règles parasismiques Algériennes RPA 99", document technique réglementaire D.T.R.–B.C.–2.48, Centre National de Recherche Appliquée en Génie Parasismique.

[5] Yelles-Chaouche, A.K., et Djellit, H., "Le sésisme de Boumerdes (21 Mais 2003, Mw :6.8) ", Colloque international, Risque, Vulnérabilité et Fiabilité dans la Construction, 11-12 Octobre 2003, Alger, Algérie.

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