INFORMATIONS TECHNIQUES T4

PRAMBULE

Les fiches T4 (A et B) sont rdiges en conformit avec la

nouvelle rglementation parasismique, attendue fin 2010.

Le futur dcret divise le territoire national en cinq zones de

1 5 (les zones actuelles sont appeles respectivement 0, Ia,

Ib, II et III), par ordre croissant de sismicit. Seules les

constructions situes en future zone 1 ne sont pas assujetties

l'application des rgles parasismiques.

Dans les autres zones, on devra appliquer la norme NF EN 1998

(Eurocode 8) accompagne des annexes nationales, ce qui

implique un dimensionnement aux sismes et une vrification

de la scurit vis--vis de l'effondrement. Mais dans certains

cas, des rgles simplifies, qui dispensent de vrifier la scurit,

pourront tre utilises. Il s'agit des rgles suivantes :

- en zone de sismicit 2, le document Dispositions constructives

en zone de sismicit faible ( paratre) ;

- en zones de sismicit 3 et 4, les Rgles PS-MI 89 rvises

92 , qui sont dj appliques ; elles seront reconduites ;

- en zone de sismicit 5, le Guide CP-MI Antilles , galement

reconduit ;

- en toute zone, le chapitre 9.7 de l'Eurocode 8 intitul

Rgles pour les btiments simples en maonnerie autorise,

moyennant le respect de dispositions constructives et de

certaines limitations, l'absence de vrification de la scurit

vis--vis de l'effondrement.

SEPTEMBRE 2010*

Mutuelle des Architectes Franais assurances. Entreprise rgie par le code des assurances. Socit dassurance mutuelle cotisations variables 9, rue de lAmiral Hamelin 75783 Paris Cedex 16 Tl. : 01 53 70 30 00 Fax : 01 53 70 32 10 www.maf.fr

FICHE A

Conception d'ensemble : avant-projet architectural

FICHE B

Dispositions constructives (construction parasismique)

Sommaire de la fiche A

Conception d'ensemble : avant-projet architectural

1 - Pertinence d'une conception architecturale parasismique

2 - Rsonance des btiments avec le sol

3 - Oscillations asynchrones

4 - Torsion d'axe vertical des btiments

5 - Effet de niveau souple

6 - Effet de poteau court

7 - Principe poteau fort - poutre faible

8 - Btiments coupls par des passerelles ou escaliers

9 - Constructions adosses une pente

10 - Contreventement

* LA FICHE T4 DOCTOBRE 1991 EST ANNULE

CONCEPTION PARASISMIQUE

DES BTIMENTS

Les fiches T4 (A et B) ont t tablies par Milan Zacek. Professeur des coles d'architecture, architecte, ingnieur, il assure de nombreuses confrences et formations darchitectes et dingnieurs en protection parasismique des btiments.En complment de ces deux fiches, retrouvez sur MAFCOM la confrence quil a tenue lENSA de Paris-Bellevillele 27 mars 2010.

FIC

HE A

1 - PERTINENCE D'UNE CONCEPTION ARCHITECTURALE PARASISMIQUE

1.1 - Importance du projet

La protection parasismique des btiments constitue une

prvention efficace contre les effets des tremblements de terre

car plus de 90 % des pertes en vies humaines sont dus

l'effondrement d'ouvrages. Les enseignements tirs des

tremblements de terre passs montrent que les dommages

graves aux constructions sont en grande partie directement

imputables des choix peu judicieux, erreurs ou ngligences

commis par les concepteurs de projet divers niveaux : implantation du btiment, parti architectural, parti constructif,

avant-projet, projet d'excution. Contrairement une opinion

largement rpandue, le calcul rglementaire, bas sur une

dmarche simplifie et forfaitaire, peut s'avrer dans certains

cas insuffisant. Le dimensionnement aux sismes ne peut

lui seul garantir la survie d'un btiment incorrectement conu.

Ainsi, des ouvrages dimensionns pour rsister aux sismes se

sont effondrs, comme celui de la figure 1, dtruit par le sis-

me de Northridge (Los Angeles) en 1994. La cause en tait un

choix de projet peu favorable la rsistance aux tremblements

de terre, qui s'est sold par le cisaillement de poteaux suppor-

tant une rampe. En revanche, on a observ que des btiments

antrieurs la publication des rgles parasismiques ont rsist

aux sismes les plus violents lorsqu'ils taient conus d'une

manire judicieuse et raliss dans les rgles de l'art.

1.2 - Importance du comportement dynamique optimal

La manire dont les btiments oscillent lors d'untremblement de terre dpend entirement de leurarchitecture. Les principaux effets destructeurs dessismes sur les btiments sont dus aux mauvais choix oprs lors de l'laboration du projet d'architecture ; ils peuvent donc tre facilementvits. Les oscillations inutilement amplifies par une architecture dfavorable peuvent puiser la rsistance du

btiment, la diffrence doscillations plus modres,

rsultant dune architecture judicieuse. Les rgles parasis-

miques (normes parasismiques) sont appliques sur un

projet architectural achev et n'ont pas pour objet de modifier

le comportement dynamique de la construction sous sisme,

ft-il trs dfavorable. Elles visent lui confrer, grce au

dimensionnement et des dispositions constructives

spcifiques, une rsistance suffisante compte tenu de son

architecture dtermine par le projet. Or, la probabilit

d'effondrement d'un ouvrage dont la rsistance ne dpend que

du dimensionnement augmente rapidement quand l'intensit

du sisme dpasse le niveau rglementaire, qui est trs

infrieur au sisme maximal plausible (car la probabilit

d'occurrence de ce dernier est faible). Par leur nature, les

rgles parasismiques visent un rsultat global l'chelle

d'une zone. Les ventuels checs, admis, doivent rester peu

significatifs. En revanche, l'architecte doit son client un

ouvrage qui prsente toutes les garanties de confort et de

scurit, un ouvrage sur mesure . Il ne doit envisager

aucun chec.

1.3 - Incidence de l'architecture sur le cot de la protection parasismique

De la pertinence de la conception dpend galement le cot de

la protection parasismique. En effet, une conception de

projet optimale permet de minimiser le surcot rsultant de

l'application des rgles de calcul aux sismes . Les

constructions ayant un comportement non ductile (appel

fragile) sont pnalises et doivent tre calcules pour des char-

ges jusqu' six fois plus leves que celles qui ont un

comportement plus favorable. La diffrence de cot est

videmment notable. Or, au stade de l'avant-projet, la non-

fragilit des btiments vis--vis des secousses sismiques

dpend principalement du parti architectural (configuration),

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T4

CONCEPTION D'ENSEMBLE :AVANT-PROJET ARCHITECTURAL

Fig. 1 - Parking couvert effondr lors du sisme de Northridge (Californie, 17janvier 1994). Ce btiment a t dimensionn selon les rgles parasismiquesamricaines en vigueur, mais un choix de conception peu judicieux a vraisem-blablement t l'origine de l'effondrement : rampe porte par des poteaux,ce qui engendre un effet de poteau court, expos au 6 ci-aprs. Faire porter larampe ou contreventer le btiment par des voiles de bton arm aurait cons-titu une solution efficace.

FIC

HE A

du parti constructif (choix et architecture du systme porteur)

et du matriau de structure utilis.

Les indications qui suivent permettent de prvenir,au stade de l'avant-projet, les principaux phnom-nes destructeurs engendrs par les tremblementsde terre.

2 - RSONANCE DES BTIMENTS AVECLE SOL

2.1 - Phnomne de rsonance

La rsonance d'un btiment avec le sol se produit lorsque

ses oscillations libres ont une priode proche de celles du sol.

La priode est le temps d'une oscillation (d'un aller-retour)

exprim en secondes. Les amplitudes d'oscillation s'accroissent

alors d'une manire considrable, l'instar d'une balanoire

mise en mouvement par des impulsions d'une frquence

prcise. Il s'agit d'un phnomne particulirementdestructeur, qu'il convient d'viter imprativement. Il a t l'origine de nombreux dommages graves (fig. 2).

2.2 - Prvention de la rsonance

Pour viter la rsonance, la priode propre du btiment doit

tre trs diffrente de la priode propre du sol (la priode

d'oscillation augmente avec la masse et diminue avec la

rigidit). En simplifiant, on peut donc dire que sur solsmous, on devrait opter pour des constructions rigides (btiments bas, structures contreventespar des murs ou par triangulation) et sur solsfermes ou rocheux pour des ouvrages plus flexi-bles (btiments hauts, structures en portiquessans murs de remplissage...). Toutefois, au stade duprojet d'excution, les priodes propres du btiment et du sol

devraient tre calcules ; celle du sol dpend galement de

son paisseur et non seulement de ses caractristiques. En

cas de besoin, le concepteur peut modifier la priode propre

du btiment. Pour la diminuer, on peut (fig. 3) :

- augmenter la rigidit de l'ouvrage en modifiant son architec-

ture : rduire la hauteur et/ou l'lancement, vaser la base du

btiment...

- augmenter la rigidit de la structure : contreventer par voiles

en bton arm, localiser les voiles en priphrie du btiment,

augmenter le nombre de voiles...

- rduire la masse de l'ouvrage et donc opter pour une struc-

ture lgre

Pour augmenter la priode propre, on peut (fig. 4) :

- rduire la rigidit de l'ouvrage en modifiant son architecture :

augmenter la hauteur et/ou l'lancement

- rduire la rigidit de la structure : contreventer par portiques,

augmenter les portes...

Il n'est pas souhaitable d'augmenter la masse.

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T4

Fig. 2 - Btiment dtruit par la rsonance avec le sol. Les constructions voisines, d'une rigidit diffrente, ne sont pas entres en rsonance (sisme de Kob, Japon 1995).

Fig. 3 - Diffrentes possibilits de rduire la priode propre d'un btiment.

Fig. 4 - Diffrentes possibilits d'augmenter la priode propre d'un btiment.

FIC

HE A

3 - OSCILLATIONS ASYNCHRONES

3.1 - Situations dfavorables

Lorsqu'une construction comporte des volumes de rigidits dif-

frentes, ceux-ci ont tendance osciller d'une manire non

synchronise, allant parfois dans les sens contraires les uns par

rapport aux autres (fig. 5). On parle d'oscillations diffrentielles.

C'est le cas des btiments dont le plan est en forme de L, T ou

X sans joints de fractionnement, ainsi que des btiments com-

portant des volumes en saillie ou des retraits en plan ou en l-

vation. Dans les angles rentrants la jonction des ailes ou de

toute partie ayant une rigidit diffrente (donc aussi au droit

des volumes en retrait ou en saillie), les dommages sismiques

sont souvent importants (fig. 6). Les constructions s'effondrent

parfois.

3.2 - Solutions visant limiter les oscillationsdiffrentielles

Trois types de solutions permettent de supprimer ou du moins

de limiter les oscillations diffrentielles :

fractionnement du btiment en blocs de forme

rectangulaire. Ce fractionnement s'effectue au moyen dejoints de sparation vides de tout matriau, appels joints

sismiques (fig. 7). La solution convient surtout dans les cas o

des joints de dilatation thermique ou des joints de tassement

diffrentiel (de rupture) sont ncessaires. Crer des jointsspcifiquement pour des raisons de protectionparasismique est coteux et difficilement envisageable pour les btiments-tours, car la largeur des joints doit tre suffisante pour prvenir l'entre-

choquement des blocs contigus. Les largeurs minimales sont

de 4 cm en zones 2 et 3 et de 6 cm en zones 4 et 5, mais elles

peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimtres dans le cas

des immeubles de grande hauteur (fig. 8). Bien entendu, en

zone sismique, les joints de dilatation et de tassement

classiques sont galement soumis cette rgle ;

compensation de l'asymtrie de la forme du plan par des lments de contreventement judicieusementplacs, car in fine, c'est la structure qui assure la rsistance dubtiment aux sismes. Les zones potentiellement flexibles (de

plus faible largeur ou profondeur), peuvent tre raidies

par des lments rigides comme des murs ou des pales de

stabilit (fig. 9) ;

variation progressive de la largeur du btiment(fig. 10). Cette solution n'empche pas les oscillations

diffrentielles, mais limite considrablement leurs effets, car

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T4

Fig. 5 - Oscillations asynchrones (diffrentielles) des diffrentes parties de btiment.

Fig. 6 - Dommages sismiques dus des oscillations diffrentielles (sisme deKob, Japon 1995).

Fig. 7 - Fractionnement des btiments comportant des ailes en plan ou desretraits en lvation.

Fig. 8 - Largeur des joints de fractionnement.

FIC

HE A

les angles rentrants, o se concentrent les contraintes, sont

supprims.

4 - TORSION D'AXE VERTICALDES BTIMENTS

4.1 - Phnomne de torsion

Lorsque, dans au moins une direction, la rigidit latrale d'un

niveau n'est pas rpartie symtriquement, les secousses

horizontales soumettent ce niveau une torsion : il vrille autour

d'un axe vertical. D'une manire gnrale, les parties debtiment moins rigides vrillent autour des partiesplus rigides. La torsion entrane souvent des dommagesimportants, pouvant aller jusqu' l'effondrement du btiment

(fig. 12). La dissymtrie de la rigidit peut tre due la forme

du niveau ou l'emplacement asymtrique des lments

assurant le contreventement, mme lorsque le plan est

symtrique dans les deux directions (fig. 11).

4.2 - Prvention de la torsion

Afin d'viter la torsion d'un btiment expos un sisme,

tous les niveaux, il est ncessaire d'assurer une rparti-tion sensiblement symtrique de la rigidit hori-zontale par rapport aux axes passant par le centre de gravi-t des planchers hauts. Il convient de considrer la symtrie

sparment dans chaque direction, car gnralement, un

lment qui contrevente dans une direction ne contrevente

pas dans une autre. Le plan trapzodal de la figure 11a peut

tre conserv sans exposer la structure la torsion, en plaant

des murs qui augmentent sa rigidit l'extrmit droite

(fig. 13a). De mme, la rigidit des niveaux de la figure 13b

peut tre quilibre en y ajoutant des murs ou pales de

stabilit judicieusement placs.

5/12

T4-AT4

Fig. 9 - Des lments rigides (murs, contreventement triangul) compensentla faible rigidit initiale des ailes.

Fig. 10 - Variation progressive de la forme du btiment en plan (entre ailes)et en lvation (retrait progressif des voiles).

Fig. 11 - Torsion d'un niveau induite par l'asymtrie de la forme du plan (fig. a)et par celle des murs assurant le contreventement (fig. b).

figure a figure b

Fig. 12 - Dommages dus la torsion du rez-de-chausse (photo a) et de tousles niveaux d'un btiment (photo b). Ce dernier possde les faades arrire rigides (murs en bton) et des faades lgres sur la rue(sismes de Tokachi-Oki, Japon 1968, et de Kob, Japon 1995).

photo a photo b

Fig. 13 - Prvention de la torsion d'axe vertical par une localisation judicieu-se des lments assurant le contreventement, c'est--dire des lments rigi-des dans leur plan.

figure a figure b

FIC

HE A

5 - EFFET DE NIVEAU SOUPLE

5.1 - Notion de niveau souple

Lorsque la rigidit latrale d'un niveau est beaucoup plus faible

que celle des niveaux situs au-dessus, on l'appelle niveau

souple . Il s'agit souvent de rez-de-chausse vitrs ou libres,

mais des niveaux souples peuvent se trouver galement aux

tages suprieurs. Les dformations imposes la construction

par les sismes sont concentres aux niveaux souples. Lors

des tremblements de terre d'une certaine intensit, elles

deviennent importantes et la structure ne peut les tolrer

(fig. 14), ce qui a pour consquence l'crasement duniveau (fig. 14 et 15).

5.2 - Prvention de l'effet de niveau souple

La cause de cet effet n'tant pas le vitrage ou la prsence

de pilotis, mais la diffrence de rigidit latrale du niveau

concern par rapport aux niveaux suprieurs, il est assez ais

de le prvenir : il suffit de confrer tous les niveaux une

rigidit comparable et de conserver, en cas de besoin, de

grands espaces libres, vitrs ou non. Quatre solutions peuvent

tre envisages :

placer des lments rigides (murs, pales de stabilit) participant au contreventement, en faade(solution plus efficace) ou l'intrieur du btiment(fig. 16). Si le plan est compact, deux lments dans chaque

direction principale suffisent ;

augmenter progressivement la largeur (donc la rigidit) des poteaux vers le haut (fig. 17) ;

opter pour une structure souple tous lesniveaux. Les faades et les cloisons doivent dans ce cas pos-sder une faible rigidit (fig. 18) ;

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T4

Avant le sisme Pendant le sisme Aprs le sisme

Fig. 14 - Comportement des niveaux souples sous l'effet des sismes.

Fig. 15 - crasement du rez-de-chausse, sisme de Boumerds, Algrie2003 (photos a et b), d'Adana, Turquie 1998 (photo c) et de Chi-Chi,Tawan 1999 (photo d).

photo c photo d

photo a photo b

Fig. 16 - Contreventement des niveaux souples .

Fig. 17 - Variation progressive des lments verticaux d'un niveau.

Mur rideau

Fig. 18 - Structure d'galerigidit latrale tous lesniveaux, avec une faadenon rigide.

FIC

HE A

recourir l'isolation parasismique (fig. 19). Dans ce cas, des appareils d'appui souples isolent partiellement

le btiment des secousses du sol. Les dformations sont

imposes principalement aux appareils d'appui (isolateurs),

qui sont prvus pour cela.

6 - EFFET DE POTEAU COURT

6.1 - Situation

Lorsque le contreventement d'une structure est assurpar des portiques, on appelle effet de poteau court larupture sous l'effet de charges sismiques horizontales de :

- poteaux plus courts que d'autres : par exemple, poteaux du

vide sanitaire (fig. 20) ;

- poteaux dont la longueur libre est rduite par la prsence

d'allges rigides, paliers d'escalier, mezzanines... (poteaux

brids , fig. 21).

En effet, les poteaux courts ou brids sont beaucoup moins

dformables que les poteaux libres sur toute la hauteur

d'tage ; ils se rompent lorsqu'ils ne peuvent pas supporter les

dformations imposes par les oscillations des planchers. En

outre, ils attirent des charges sismiques plus importantes que

les autres poteaux car ils sont plus rigides. Dans le cas desossatures contreventes par des murs ou palesde stabilit, ce phnomne ne se produit pas, carces derniers tant plus rigides, ils assurent la rsistance de la

structure aux charges sismiques. Les poteaux courts sont

moins sollicits.

6.2 - Prvention de l'effet de poteau court

Pour viter l'effet de poteau court tout en conservant des

poteaux courts ou brids, on peut opter pour un systme

contrevent, par exemple en plaant des voiles en bton

arm en faade ou l'intrieur du btiment ou, dans le cas

des allges, en utilisant des lments industrialiss lgers,

possdant une faible rigidit (fig. 22a).

7 - PRINCIPE POTEAU FORT - POUTREFAIBLE

7.1 - But recherch

Dans le cas d'une ossature contrevente par effet de portique (structure en portiques), on doit confrer auxpoteaux et aux nuds une plus grande rsistance qu'aux

poutres. Il s'agit du principe poteau fort - poutre faible .

En effet, la stratgie de protection utilise dans les rgles

parasismiques consiste rechercher une bonne dissipation

d'nergie cintique par la structure, mobilisable en cas de

sismes majeurs, au moyen de dformations plastiques ,

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T4

Fig. 19 - Utilisation d'appareils d'appui parasismiques.

Appuis

parasismiques

Fig. 20 - Rupture de poteaux en vide sanitaire.

Fig. 21 - Rupture de poteaux brids par des allges rigides (sisme de Chi-Chi, Tawan 1999) et par un palier d'escaliers (sisme d'El Asnam, Algrie 1980).

palier

voiles de

bton arm

voiles de

bton arm

Fig. 22 - Exemples de solutions visant viter l'effet de poteau court : contreventement par murs ( l'intrieur du btiment ou en faade)ou allges non rigides en bois ou mtal (fig. a), voiles de bton arm audroit des paliers intermdiaires (fig. b).

figures a figures b

FIC

HE A

qui sont des dommages. Il est souhaitable que ces dommages

se produisent dans les poutres, qui n'assurent pas la stabilit de

l'ensemble de la structure, la diffrence des poteaux et des

nuds (fig. 23). La figure 24 montre un cas d'effondrement

de btiment dont les poteaux ont subi des dommages, les

poutres-allges ayant t plus rsistantes. Il est noter que le

principe poteau fort - poutre faible ne s'applique pas aux

ossatures en bois, car ce matriau n'est pas capable de se plas-

tifier. Les dformations plastiques doivent dans ce cas pouvoir

se former dans les pices mtalliques assurant les assembla-

ges. La stabilit des ossatures parasismiques en bois ncessite

donc une attention particulire.

7.2 - Conception optimale

Deux dmarches diffrentes peuvent tre adoptes :

conserver le contreventement par effet de portique. Dans ce

cas, l'application du principe poteau fort-poutre faible peut avoir une incidence sur la conception architecturale. Les

dimensions plus importantes des poteaux apparaissent en

faade ; les poutres-allges et les poutres Vierendeel, qui ont

une hauteur (donc une rigidit) importante, sont viter pour

ce type de structure. Toute option ncessitant des traverses de

portiques hautes est dconseille (fig. 25) ;

contreventer l'ossature par des murs en bton ou pales de stabilit (croix de Saint-Andr,contreventement en V...). Les lments de contreventement, beaucoup plus rigides que les portiques,

attirent sur eux la majeure partie des charges horizontales

et constituent ainsi la structure principale assurant la stabilit

vis--vis des sismes. Les portiques deviennent une structure

secondaire et le respect du principe poteau fort - poutre

faible n'est pas ncessaire.

8 - BTIMENTS COUPLS PARDES PASSERELLES OU ESCALIERS

8.1 - Pathologie

Les passerelles et les escaliers qui relient d'une manire fixe

deux btiments ou blocs spars subissent en cas de sisme

fort des dommages dus la diffrence des oscillations de ces

ouvrages (fig. 26).

8.2 - Conception parasismique

Afin de prvenir les dommages sismiques, il est ncessaire

de prvoir la possibilit de mouvements relatifs entre les

passerelles ou les escaliers et les btiments adjacents.

Exemples :

- articuler les passerelles d'un ct et utiliser des appuis

glissants de l'autre (dans les deux directions principales)

ventuellement superposs, fig. 27 ;

- fractionner l'escalier de secours tous les niveaux, fig. 28 ;

- raliser les passerelles ou l'escalier en tant qu'une structure

autostable indpendante, spare des btiments adjacents

par des joints de sparation vides.

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T4

Fig. 23 - Principe poteaux forts - poutres faibles . Le non-respect du princi-pe peut avoir pour consquence l'effondrement de la structure.

Fig. 24 - Principe poteau fort - poutre faible non respect : effondrement du btiment (sisme de Tokachi-Oki, Japon 1968).

Fig. 25 - Configurations dconseilles.

Fig. 26 - Comportement sous sisme de passerelles solidaires de deux bti-ments (sisme de Kob, 1995).

FIC

HE A

9 - CONSTRUCTIONS ADOSSES UNE PENTE

9.1 - Dommages sismiques potentiels

Lorsque les constructions adosses une pente possdent un

soubassement ouvert (figure ci-aprs), elles sont trs vul-nrables aux sismes, tant donn qu'elles sont exposes :

- une torsion d'axe vertical, car les poteaux aval tant pluslongs, donc plus flexibles, ils se dforment lors d'un sisme

davantage que les poteaux amont, ce qui fait vriller la cons-

truction autour de ces derniers ;

- un effet de niveau souple . Le soubassement tanttrs dformable, les dformations imposes par les sismes y

sont concentres, d'o un danger d'crasement ;

- un effet de poteau court car les poteaux amont, trsrigides, attirent les charges sismiques, ce qui conduit souvent

leur rupture lors de secousses sismiques.

En outre, en raison de leur situation, ces constructions peuvent

subir :

- des dommages dus une amplification des secous-ses si elles sont implantes prs d'une brisure de pente.Lorsque le dnivel est important ( > 10 m), les secousses y

sont gnralement notablement amplifies ;

- un glissement de terrain ou boulement, car ces ph-nomnes sont souvent provoqus par les tremblements de

terre, la stabilit des pentes pouvant tre prcaire.

9.2 - Solutions visant prvenir les dommages

En ce qui concerne la stabilit des pentes en rgime

dynamique (non-glissement, non-boulement), elle doit tre

vrifie par un gotechnicien qualifi et les pentes

ventuellement confortes avant toute construction. Quant

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T4

Fig. 27 - Appuis simples placs une extrmit de la passerelle (palais deJustice Grenoble).

Fig. 28 - Escalier spar en deux parties par un joint vide (immeuble Ceyrat).

Torsion densemble

Rupture de poteaux courts

Niveaux flexible

Rupture potentielle

Zone damplification

des secousses

> 10 m

Eboulement Glissement

FIC

HE A

au projet d'architecture, plusieurs mesures peuvent tre

prises pour prvenir la torsion, l'effet de niveau souple et

l'effet de poteau court (fig. 29).

10 - CONTREVENTEMENT

10.1 - Types d'lments de contreventement

Ces lments peuvent tre classs en trois catgories : panneaux

rigides, pales de stabilit (traves triangules) et portiques

(ou arcs pour les halles simple rez-de-chausse), fig. 30.

Les panneaux rigides peuvent tre constitus par desmurs et trumeaux en maonnerie, voiles en bton ou bton

arm, voiles travaillants en bois... Les lments de

contreventement ainsi obtenus sont plus rigides que les

autres types. Leur efficacit ne doit pas tre rduite par des

percements. Les murs courbes peuvent galement tre

employs. Dans ce cas, ils doivent tre en bton arm

(pour former une coque) et non pas en maonnerie, car

celle-ci clate facilement quand elle n'est pas sollicite

dans son plan.

Le contreventement triangul constitue galement une solution rigide et convient donc pour les btiments

sur sols meubles. Les barres inclines, formant des triangles

avec l'ossature, peuvent tre rigides ou constitues de

tirants croiss ou non. Toutes les formes de triangulation

sont acceptables sauf celles dans lesquelles des barres brident

les poteaux entre leurs extrmits et peuvent donc donner

lieu un effet de poteau court.

Les portiques, c'est--dire les cadres dont les liaisonspoteaux/poutre sont rigides, sont plus dformables que les

autres types de contreventement. Ils ne devraient donc tre

utiliss que sur des sols fermes pour prvenir la rsonance

avec le sol. Il s'agit souvent d'une solution coteuse en raison

des dispositions constructives parasismiques relatives aux

portiques (cf. le 3 de la fiche B).

10.2 - Principe du contreventement

Tous les niveaux d'une structure doivent tre contrevents, y

compris le niveau des combles. Une construction parasismique

devrait comporter au moins deux lments de contreventement

par niveau dans chaque direction principale. Il est cependant

prfrable d'utiliser un nombre d'lments plus lev afin

de mieux rpartir les charges horizontales. La redondance

devient une ncessit dans le cas des btiments de grandes

dimensions horizontales.

Concevoir un contreventement conformment aux lois de la

statique ne suffit pas pour assurer la construction un bon

comportement sous charges dynamiques. Afin d'optimiser ce

comportement, les principes suivants devraient tre respects :

confrer la construction sensiblement la mme rigiditdans les directions transversale et longitudinale. Lafaiblesse du contreventement longitudinal, observe souvent

dans les immeubles-barres en raison d'une faible exposition

au vent dans cette direction, peut donner lieu des dommages

graves en cas de sisme (fig. 31) ;

10/12

T4

Fig. 29 - Conception du soubassement des constructions implantes sur un versant.

Fig. 30 - Types d'lments de contreventement.

Noyau central en soubassement Murs en bton (voiles) aux angles

Pale de stabilit

entre poteaux aval Variation progressive

de la largeur des poteaux aval

FIC

HE A

disposer les lments de contreventement de manire

assurer une rpartition sensiblement symtrique dela rigidit horizontale par rapport aux axes passant par lecentre de gravit des planchers hauts (cf. le 4 ci-avant).

La torsion rsultant d'une rpartition asymtrique de la rigidit

affecte le plus les poteaux d'angle loigns de la zone rigide

(fig. 12) et les liaisons entre les planchers et le contrevente-

ment vertical ;

loigner au maximum les uns des autres les lments de contreventement parallles (fig. 32).Afin de leur confrer une bonne rsistance la torsion,

l'Eurocode 8 demande, pour les btiments simples dispenss

de la vrification de scurit par le calcul, que les deux murs

par direction exigs comme minimum soient spars d'une

distance d'au moins 3/4 de la longueur du btiment dans

l'autre direction. Le danger de torsion est rarement enti-

rement absent. Il est donc souhaitable de placer le

contreventement en faade ou prs des faades ;

maximiser la largeur des lments de contreven-tement. Les lments troits sont soumis des efforts levset subissent des dformations importantes. Pour atteindre une

grande largeur, le contreventement peut ventuellement courir

sur plusieurs traves (fig. 33). La solution la plus efficace

consiste utiliser la totalit des faades en tant qu'lment de

contreventement (fig. 34a). Si le contreventement ne peut

occuper qu'une partie des faades, il est souhaitable de le

placer dans les angles (fig. 34b) ;

superposer les lments de contreventement desdiffrents tages afin de former des consoles verticales. Dans

tous les cas, le contreventement doit confrer aux diffrents

niveaux une rigidit comparable. Par consquent, sauf cas

particuliers, ni leur nombre, ni

leur nature ne devraient varier

sensiblement d'un niveau l'au-

tre. Toutefois, la rigidit peut

galement tre dcroissante

vers les niveaux suprieurs.

Dans ce cas, il est souhaitable

que la diffrence de rigidit

horizontale entre deux niveaux

successifs ne dpasse pas 20 %.

11/12

T4

Fig. 31 - Contreventement longitudinal insuffisant (sisme d'Izmit, Turquie 1999).

Fig. 32 - Une grande distance entre lments de contreventement

parallles favorise la rsistance de la structure la torsion grce

un bras de levier d important dans le plan horizontal.

Fig. 33 - Pales de stabilit courant sur plusieurs traves, ce qui permet d'obtenir une largeur importante.

Fig. 34 - Contreventement en faade : solution favorable.

Fig. 35 - Diagonales courant sur

plusieurs niveaux. Elles doivent

tre fixes tous les planchers.

figure a figure b

FIC

HE A

Lorsque les lments trianguls courent sur plusieurs niveaux

(fig. 35), ils doivent tre fixs aux planchers de tous les tages ;

sur un mme niveau, les lments de contreventementdevraient tre de mme type afin de prsenter le mmecomportement dynamique (fig. 36).

12/12

T4

Fig. 36 - Les lments de contreventement devraient tre de mme type surun mme niveau.

Impression : Im

primerie du M

arais 09

/201

0

FIC

HE A