RPA 2024 (Original Reference) RPA 2024 (Référence Originale)
Official Algerian Seismic Regulations (2024 Edition) Règlement Parasismique Algérien (Édition 2024)
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمرan والمدينة
1.1 Objet
Le présent Document Technique Réglementaire (DTR) fixe les règles de conception et de calcul des constructions en zones sismiques.
1.2 Objectifs
En zone sismique, les structures doivent être conçues et construites de sorte que soient respectés :
- les objectifs de non-effondrement et
- les objectifs de limitation des dommages.
1.2.1 Objectifs de non-effondrement
La structure doit être conçue et construite de manière à résister aux actions sismiques de calcul définies au § 3.3, sans effondrement local ou global, conservant ainsi son intégrité structurale et une capacité portante résiduelle après l'événement sismique. L'action sismique de calcul est définie à partir de :
a) l'accélération de zone, A, dont la valeur caractéristique, Ak associée aux séismes, a une probabilité de dépassement, Pr, pendant la période de référence, TL, qui représente, ici, la durée de vie du bâtiment. Cette valeur caractéristique a une période de retour, Tr (cf. Tableaux 3.3 & Annexe I) ;
b) le coefficient de site, S, afin de rendre compte de la classe de site qui reçoit le bâtiment (cf. Tableaux 3.7 & 3.8) ;
c) le coefficient d'importance, I, afin de rendre compte de la classe d'importance du bâtiment (cf. Tableaux 3.10 & Annexe I).
La période de retour, Tr, de l'action sismique de valeur caractéristique, Ak, est liée à la valeur de sa probabilité de dépassement, Pr, pendant la durée de vie du bâtiment, TL, (cf. Annexe I) :
Les valeurs choisies pour Pr et TL sont, respectivement, Pr = 10 % et TL = 50 ans soit une période de retour Tr = 475 ans.
1.2.2 Objectifs de limitation des dommages
La structure doit non seulement résister à la valeur caractéristique, Ak, mais être aussi conçue et construite de manière à ce que n'apparaissent pas des dommages induisant des limitations d'exploitation, sous l'effet d'une valeur de l'action, ALD, associée aux séismes ayant des périodes de retour moindres i.e. plus fréquents que ceux pris pour la condition de non-effondrement.
1.3 Domaine d'application
Le présent DTR est applicable à toutes les constructions courantes. Par contre, il n'est pas applicable aux constructions telles que :
- constructions et installations pour lesquelles les conséquences d'un dommage même léger peuvent être d'une exceptionnelle gravité : centrales nucléaires, barrages, installations industrielles classées à haut risque de pollution ou d'explosion ;
- ouvrages enterrés, ponts et tunnels ;
- monuments historiques et ouvrages d'art spécifiques.
1.4 Conditions d'application
Les présentes règles s'appliquent pour la conception et le calcul de toute construction nouvelle à édifier dans les zones sismiques d'Algérie telles que définies au § 3.1 et à l'Annexe A. Elles s'appliquent également aux travaux d'extension, de surélévation ou de confortement des bâtiments existants sous réserve des dispositions particulières précisées dans le présent règlement.
1.5 Définitions et notations
1.5.1 Définitions
1. Accélération de zone : Accélération maximale du mouvement du sol au niveau du rocher (ou sol ferme) correspondant à une probabilité de dépassement donnée.
2. Action sismique de calcul : Action sismique représentée par un spectre de réponse élastique ou de calcul, ou par un accélérogramme, utilisée pour le dimensionnement et la vérification de la structure.
3. Capacité portante résiduelle : Capacité de la structure à continuer de supporter les charges gravitaires après avoir subi des déformations et dommages causés par le séisme.
4. Capacité de dissipation d'énergie : Aptitude d'une structure ou de ses éléments à dissiper l'énergie cinétique induite par le séisme par le biais de déformations inélastiques sans rupture fragile.
5. Classe de site : Classification du sol d'assise de la fondation selon ses propriétés mécaniques et géotechniques (Vs,30, NSPT, cu, qc).
6. Coefficient de comportement (R) : Facteur minorateur de la réponse élastique de la structure tenant compte de la ductilité, de la sur-résistance et de la capacité d'amortissement de la structure.
7. Comportement non dissipatif : Comportement d'une structure dimensionnée pour rester dans le domaine élastique sous l'action sismique de calcul, avec un coefficient de comportement proche de 1.
8. Comportement dissipatif : Comportement caractérisé par la capacité de certaines parties de la structure (zones dissipatives) à subir de fortes déformations inélastiques sous sollicitations cycliques alternées.
9. Diaphragme : Élément structural plan horizontal (plancher ou toiture) rigide dans son plan, assurant la transmission et la répartition des efforts horizontaux vers les éléments de contreventement verticaux.
10. Dispositif d'isolation : Élément structural déformable inséré dans l'interface d'isolation à la base, réduisant les forces horizontales transmises à la superstructure en augmentant la période fondamentale.
11. Domaine post-élastique : Domaine de comportement des matériaux et éléments structuraux au-delà de la limite élastique, caractérisé par des déformations plastiques permanentes.
12. Dommages structuraux : Dégradations subies par les éléments porteurs principaux (poteaux, poutres, voiles) sous l'effet du séisme.
13. Ductilité : Capacité d'un matériau, d'un élément structural ou de la structure dans son ensemble, à supporter de grandes déformations post-élastiques sans réduction brutale de sa résistance.
14. Durée de vie du bâtiment (TL) : Période pendant laquelle la structure doit assurer les fonctions pour lesquelles elle a été conçue, avec un entretien courant mais sans réparations majeures imprévues.
15. Éléments secondaires : Éléments structuraux dont la contribution à la résistance sismique d'ensemble n'est pas prise en compte dans le calcul et qui ne sont pas requis pour la stabilité générale.
16. Éléments non-structuraux : Éléments architecturaux, mécaniques ou électriques (cloisons, faux-plafonds, équipements) fixés à la structure porteuse.
17. Étage souple : Étage dont la rigidité latérale est significativement inférieure à celle de l'étage immédiatement supérieur, créant une discontinuité de déformation.
18. État Limite Ultime (ELU) : État associé à l'effondrement ou à d'autres formes de ruine structurale pouvant mettre en danger la sécurité des personnes.
19. État Limite de Service (ELS) : État au-delà duquel les exigences fonctionnelles et d'exploitation spécifiées pour l'ouvrage ne sont plus satisfaites.
20. Facteur de qualité (Q) : Facteur qui pénalise l'action sismique de calcul si la structure ne respecte pas certains critères de régularité, de redondance ou de bonne conception.
21. Interface d'isolation : Surface qui sépare l'infrastructure de la superstructure et où se situe le système d'isolation parasismique.
22. Isolement à la base : Technique parasismique consistant à découpler la superstructure du sol au moyen d'appuis élastomères ou à friction.
23. Méthode statique équivalente : Méthode simplifiée dans laquelle les effets dynamiques du séisme sont représentés par un système de forces statiques latérales équivalentes.
24. Méthode d'analyse modale spectrale : Méthode dynamique linéaire évaluant la réponse maximale de la structure par superposition des modes propres de vibration pondérés par un spectre de calcul.
25. Méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes : Méthode pas à pas d'intégration numérique directe des équations du mouvement soumise à des accélérogrammes temporels.
26. Poussée progressive (Pushover) : Analyse non-linéaire statique sous charges gravitaires constantes et forces latérales monotones croissantes (cf. Annexe J).
27. Période de retour (Tr) : Durée moyenne séparant deux occurrences d'un séisme dépassant un niveau d'accélération donné.
28. Période fondamentale (T) : Période correspondant au premier mode de vibration de la structure dans la direction considérée.
29. Spectre de réponse élastique : Graphique de la réponse maximale (accélération, vitesse ou déplacement) d'un oscillateur simple à 1 DDL en fonction de sa période pour un amortissement donné.
30. Spectre de dimensionnement : Spectre élastique réduit par le coefficient de comportement R utilisé pour le calcul des efforts sismiques à l'ELU.
31. Système de contreventement : Ensemble des éléments structuraux (portiques, voiles, palées triangulées) assurant la reprise des forces horizontales d'origine sismique.
32. Système d'isolation : Ensemble des appuis ou dispositifs assurant la flexibilité latérale et l'amortissement à l'interface d'isolation.
33. Superstructure : Partie du bâtiment située au-dessus de l'interface d'isolation ou au-dessus du niveau supérieur des fondations/sous-sol.
34. Zone critique : Région d'un élément structural où se concentrent les sollicitations maximales et où les mécanismes de dissipation plastique sont attendus.
35. Zone dissipative : Zone spécifiquement dimensionnée et armée pour dissiper l'énergie par déformation inélastique cyclique (rotule plastique).
1.5.2 Notations
Lettres romaines :
| Symbole | Désignation |
|---|---|
| A | Coefficient d'accélération de zone au rocher |
| Av | Coefficient d'accélération de zone vertical |
| B, Bi | Largeur du bâtiment à la base, à l'étage « i » |
| Cp | Facteur de force horizontale pour éléments secondaires |
| CT | Coefficient de période fondamentale |
| cu | Cohésion non drainée du sol |
| d | Déplacement horizontal de calcul |
| ddc | Déplacement de calcul du centre de rigidité effectif |
| DDL | Degré(s) de liberté |
| E | Action sismique d'ensemble |
| Fk, Fi | Force horizontale appliquée au niveau « k » ou « i » |
| Fpk | Force horizontale appliquée à un diaphragme au niveau « k » |
| G | Action des charges permanentes |
| h, hi | Hauteur totale ou hauteur d'étage |
| Hw | Hauteur totale d'un voile de contreventement |
| Symbole | Désignation |
|---|---|
| I | Coefficient d'importance du bâtiment |
| Ip | Indice de plasticité du sol |
| Keff | Rigidité effective du système d'isolation |
| kh, kv | Coefficients sismiques horizontal et vertical pour les sols |
| L, Lx, Ly | Dimensions du bâtiment en plan |
| M | Masse sismique totale de la superstructure |
| N30 | Nombre de coups moyen SPT sur 30 m de profondeur |
| Nsd | Effort axial de calcul de sollicitation |
| NRd | Effort axial résistant de calcul |
| Pk | Poids cumulé au-dessus du niveau « k » |
| Pl30 | Pression limite moyenne sur 30 m de profondeur |
| Pr | Probabilité de dépassement de l'accélération sismique |
| q | Facteur de surcharge ou coefficient de comportement Eurocode |
| Q | Action des charges d'exploitation |
| qc30 | Résistance de pointe moyenne au pénétromètre statique sur 30 m |
| QF | Facteur de qualité global de la structure |
| Symbole | Désignation |
|---|---|
| R | Coefficient de comportement global de la structure |
| Rd | Sollicitation résistante de calcul de l'élément |
| rij | Facteur de corrélation modale entre modes i et j |
| S | Coefficient de site |
| Sad | Ordonnée du spectre de calcul normalisé |
| Sde | Ordonnée du spectre de réponse élastique |
| Si, SS | Catégories de site (S1 à S4, SS) |
| ST | Coefficient d'amplification topographique |
| T, T1 | Période fondamentale de la structure |
| T1, T2 | Périodes caractéristiques du spectre de réponse |
| Tr | Période de retour du séisme de calcul |
| V | Force sismique totale à la base (effort tranchant de base) |
| Vk | Effort tranchant sismique au niveau « k » |
| Vs30 | Vitesse moyenne des ondes de cisaillement sur les 30 premiers mètres |
| Vu | Effort tranchant ultime résistant |
| W | Poids total de la structure participant à la masse sismique |
| Wi | Poids sismique concentré au niveau « i » |
| Wp | Poids d'un élément non-structural considéré |
| (xi, yi) | Coordonnées de l'unité d'isolation « i » par rapport au centre de rigidité |
Lettres grecques :
| Symbole | Désignation |
|---|---|
| α | Inclinaison du plan de rupture potentiel |
| β | Inclinaison du parement amont d'un soutènement par rapport à la verticale |
| γ | Poids volumique total du sol |
| γd | Poids volumique du sol sec |
| γ' | Poids volumique effectif déjaugé du sol |
| γsat | Poids volumique du sol saturé |
| γx | Coefficient partiel de sécurité ou de majoration |
| δk | Déplacement horizontal élastique au niveau « k » |
| Δk | Déplacement relatif inter-étage entre niveaux « k » et « k-1 » |
| η | Facteur de correction d'amortissement |
| θ | Facteur d'instabilité au renversement (effet P-Delta) |
| ν | Effort normal réduit (ν = N / (B · h · fc28)) |
| νA | Coefficient réducteur pour limitation des dommages (νA = 0.5) |
| ρij | Rapport des périodes des modes « i » et « j » |
| ξ | Pourcentage d'amortissement critique global |
| ξeff | Amortissement effectif du système d'isolation |
| ψ | Coefficient de combinaison des charges d'exploitation (ψ = 0.2 ou 0.3) |
| φl | Diamètre nominal des barres d'armatures longitudinales |
| φ' | Angle de frottement interne effectif du sol |
DE CONCEPTION
- 2.1 Choix du site
- 2.2 Reconnaissances et études de sol
- 2.3 Implantation des ouvrages
- 2.4 Infrastructure et fondations
- 2.5 Superstructure
- 2.6 Modélisation et méthodes de calcul
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
2.1 Choix du site
Pour le choix du site, une attention particulière doit être portée aux conditions défavorables ou pénalisantes suivantes :
- présence ou proximité de failles reconnues actives ;
- zones potentiellement liquéfiables ;
- terrains instables :
- pentes instables, abords de falaises, rives et berges sujettes à affouillement ;
- terrains compressibles, gorgés d'eau, mal drainés ou inondables ;
- terrains susceptibles de s'effondrer sous l'effet des secousses ;
- présence de cavités souterraines ou remblais non compactés ;
- topographie superficielle accidentée (crêtes, pitons rocheux, bords de vallées encaissées) ;
- présence d'alluvions d'épaisseur variable en pied de pente ou d'épaisseur importante en milieu de vallées (susceptible d'amplification topographique ou stratigraphique) ;
- présence de formations géologiques différentes sous un même ouvrage.
Le choix définitif du site sera arrêté sur la base des résultats d'investigations dont l'importance sera en rapport avec celle de l'ouvrage projeté et les résultats d'études de microzonage sismique là où elles existent.
2.2 Reconnaissances et études de sol
Les reconnaissances et les études de sol sont obligatoires. Elles doivent permettre la connaissance des conditions de sol et de la position de la nappe phréatique, ainsi que la classification du site (cf. § 3.2) et la détection des zones liquéfiables et/ou instables (cf. Annexe B).
Commentaire (1) : Pour permettre de classer le site dans la catégorie la plus appropriée, il convient de déterminer les propriétés du sol sur une profondeur minimale de 30 m, sauf si le substratum rocheux se trouve à une moindre profondeur (cf. § 3.2).
Commentaire (2) : Pour les constructions en R+1 (au maximum) ou 8 m de hauteur moyenne (type maison d'habitation individuelle dont la surface totale des planchers n'excède pas 300 m²), les données et les conclusions des études de POS ou de Microzonage sismique, quand elles existent, peuvent être utilisées pour l'identification des risques cartographiés et la détermination des conditions du site.
2.3 Implantation des ouvrages
Lors de l'implantation des ouvrages, il convient de respecter les règles suivantes :
- Éviter absolument la proximité immédiate d'une faille reconnue active pour les ouvrages importants et vitaux ;
- Si le tracé de la faille est localisé, implanter les ouvrages d'importance moyenne en dehors d'une bande minimale de 100 m de part et d'autre de la faille ;
- Pour les ouvrages d'importance faible, la bande de neutralisation est ramenée à 50 m ;
- Éviter, autant que possible, les terrains instables, liquéfiables ou à topographie très accidentée ;
- Préférer les sols rocheux et sols fermes aux sols meubles de faible portance ;
- Veiller à ce que la couche d'appui des fondations soit suffisamment épaisse et n'affleure pas sur une couche instable ;
- Implanter autant que possible les bâtiments élevés sur sites rocheux/fermes peu profonds et les bâtiments bas sur sols relativement épais afin d'éviter la résonance sol-bâtiment ;
- Pour les terrains en pente, réaliser les terrassements avec justifications de stabilité, sans dépasser une pente de talus de 2/3 en l'absence de soutènement ;
- Implanter les ouvrages d'un même côté d'une discontinuité géologique ; sinon, scinder le bâtiment en blocs distincts par des joints de rupture.
2.4 Infrastructure et fondations
L'infrastructure, constituée des éléments structuraux des sous-sols éventuels et le système de fondations doivent former un ensemble résistant et rigide, prenant appui sur des formations en place compactes et homogènes.
En outre, cet ensemble devra être capable de transmettre les charges sismiques horizontales en plus des charges verticales, de limiter les tassements différentiels et d'empêcher les déplacements horizontaux relatifs des points d'appui par solidarisation au moyen de longrines ou autre dispositif équivalent (cf. § 10.3).
Les fondations sur remblais ne sont pas admises. Sauf étude spécifique, le système de fondation doit être homogène (tout en fondations superficielles ou tout sur pieux) avec un seul mode de fondation par bloc de construction.
2.5 Superstructure
2.5.1 Régularité
Pour offrir une meilleure résistance aux séismes, les ouvrages doivent de préférence avoir des formes simples et une distribution aussi régulière que possible des masses et des rigidités, tant en plan qu'en élévation (cf. § 3.7).
2.5.2 Joints sismiques
Les joints sismiques doivent assurer l'indépendance complète des blocs qu'ils délimitent et empêcher leur entrechoquement. En cas de sol homogène, il n'est pas nécessaire de les poursuivre en fondation. Ils doivent être :
- plans, continus, sans décrochement et débarrassés de tout matériau dur ;
- disposés pour limiter les longueurs continues de bâtiment à un maximum de 200 m ;
- disposés pour séparer les blocs de géométries, rigidités ou masses inégales.
2.5.3 Matériaux et techniques de construction
Le présent DTR concerne essentiellement les structures réalisées avec :
- Béton armé (cf. Chapitre 7) ;
- Charpente métallique laminée à chaud ou profilée à froid (PAF) (cf. Chapitre 8 & Annexe E) ;
- Maçonnerie chaînée verticalement et horizontalement (cf. Chapitre 9) ;
- Bois de construction (cf. Annexe F).
L'emploi de matériaux fragiles sans armatures (béton non armé, maçonnerie non chaînée) est strictement proscrit pour les éléments de contreventement. Les assemblages doivent impérativement assurer la continuité mécanique par béton coulé en place ou connecteurs acier certifiés.
2.5.4 Systèmes structurels
Les ouvrages doivent comporter des systèmes de contreventement dans au moins deux directions horizontales orthogonales, disposés de façon à :
- reprendre une charge verticale suffisante pour assurer leur stabilité au renversement ;
- assurer une transmission directe et continue des forces vers les fondations ;
- minimiser les effets de torsion en limitant l'excentricité entre le centre de masse et le centre de rigidité.
2.5.5 Ductilité
La structure et ses éléments doivent posséder une ductilité suffisante pour dissiper une part prépondérante de l'énergie sismique sans rupture fragile.
Le principe fondamental de dimensionnement capacitaire impose que la formation des rotules plastiques s'opère de préférence dans les éléments horizontaux (poutres, linteaux) plutôt que dans les éléments verticaux (poteaux, trumeaux), selon le principe « poteaux forts / poutres faibles », afin de préserver la capacité portante vis-à-vis des charges verticales.
2.5.6 Éléments non-structuraux
Il y a lieu d'intégrer dans la conception l'interaction avec les cloisons et remplissages qui peuvent rigidifier asymétriquement les portiques, créer des poteaux courts ou des étages souples accidentels (cf. § 6.1).
2.6 Modélisation et méthodes de calcul
Le modèle de calcul doit reproduire au plus près le comportement tridimensionnel réel de la structure. Dans le cadre du calcul élastique équivalent, les forces de dimensionnement sont réduites par le coefficient de comportement global R :
- détermination des efforts de dimensionnement par le spectre de calcul Sad(T) ;
- estimation des déplacements réels inélastiques par multiplication des déplacements élastiques par le facteur de ductilité / comportement.
2.7 Systèmes d'isolation parasismique à la base
Pour les ouvrages stratégiques, hospitaliers ou présentant des exigences strictes de continuité de service, le concepteur peut recourir à un système d'isolation parasismique à la base (cf. Chapitre 11 et Annexe G).
L'isolation à la base permet d'allonger la période fondamentale du système au-delà des périodes de fortes accélérations spectrales du sol, réduisant de manière spectaculaire les efforts transmis à la superstructure et protégeant efficacement les équipements sensibles.
Synthèse des critères directeurs de bonne conception :
Fin du Chapitre 2
Les critères de classification détaillés pour les zones sismiques, les sites de sol, les ouvrages et les systèmes de contreventement sont exposés au chapitre suivant.
- 3.1 Classification des zones sismiques
- 3.2 Classification des sites
- 3.3 Actions sismiques
- 3.4 Classification des bâtiments selon leur importance
- 3.5 Classification des systèmes de contreventement
- 3.6 Coefficient de comportement global de la structure
- 3.7 Classification des bâtiments selon leur configuration
- 3.8 Facteur de qualité
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Le présent chapitre expose un ensemble de classifications nécessaires à la définition de la situation sismique étudiée et au choix de la méthode et des paramètres de calcul des forces sismiques.
3.1 Classification des zones sismiques
Le territoire national est divisé en sept (07) zones de sismicité croissante, définies sur la carte des zones de sismicité, cf. Figure (3.1) et Table (3.1), et l'Annexe A qui précise cette répartition wilaya et par commune, soit :
| Sismicité | Zone |
|---|---|
| Très faible | 0 |
| Faible | I |
| Faible à moyenne | II |
| Moyenne | III |
| Moyenne à élevée | IV |
| Elevée | V & VI |
Table 3.1: Zones sismiques
L'aléa est pris en compte par un seul paramètre, A : il s'agit de l'accélération maximale normalisée par rapport à l'accélération de la pesanteur, g, et nommée en coefficient d'accélération de référence de zone, au niveau d'un sol de classe S1 (au rocher). Pour l'objectif de non-effondrement, elle est représentée par sa valeur caractéristique, Ak, choisie comme le fractile 90% ayant la période de retour égale à Tr = 475 ans (cf. § 3.3).
Un coefficient d'importance, I, égal à 1.0 est associé à cette période de retour, Tr = 475 ans. Pour des périodes de retour autres que la période, Tr = 475 ans, l'accélération de calcul, au niveau d'un sol de classe S1, est égale à (A.I.g), où I est le coefficient d'importance dont les valeurs sont données aux Tableaux (3.11) & (I.1).
Commentaire (1) : Les zones, de très faible sismicité, sont celles où l'accélération de calcul au niveau d'un sol de classe S1, (A.g), ne dépasse pas 0.04 g (0.39 m / s2) où g est l'accélération de la pesanteur.
Commentaire (2) : Les zones, de sismicité faible, sont celles où l'accélération de calcul, au niveau d'un sol de classe S1, (A.g), ne dépasse pas 0.07 g (0.69 m / s2).
La Figure (3.1) représente la carte des zones sismiques de l'Algérie et le zonage global des différentes wilayas. L'annexe A donne la classification sismique par wilaya et par commune lorsque la wilaya est partagée entre plusieurs zones sismiques différentes.
Commentaire (3) : Dans le cas de zone de sismicité très faible (Zone 0 de la carte de zonage sismique, cf. Figure (3.1) & Annexe A), les séismes qui pourraient s'y produire sont estimés avoir de faibles magnitudes ; les calculs de stabilité des constructions aux effets du vent sont jugés suffisants pour y couvrir les effets éventuels des sollicitations d'origine sismique.
Classification sismique des wilayas d'Algérie
Figure 3.1: Zonage sismique de l'Algérie
(a) Toutes les zones sismiques 0 à VI | (b) Zoom sur les zones sismiques I à VI
3.2 Classification des sites
3.2.1 Catégories et critères de classification
Des études géotechniques appropriées doivent être réalisées (cf. Annexe B) en vue de classer le site.
Les sites sont classés en cinq (05) catégories en fonction des propriétés mécaniques des sols qui les constituent, cf. Tableau (3.2).
Les quatre (04) premières catégories, sont établies en se basant sur la moyenne des propriétés de sol sur une profondeur minimale de 30 mètres. L'autre catégorie, considérée comme exceptionnelle, concerne les sites nécessitant des investigations spécifiques (S5) (cf. § 3.2.2 & 3.2.3).
Catégorie S1 (site rocheux) :
Rocher ou autre formation géologique de ce type pouvant comporter une couche superficielle moins résistante (sable très dense, dense ou moyennement dense, de graviers, d'argile très rigide ou rigide) d'épaisseur inférieure à 5 m et caractérisée par une vitesse moyenne d'onde de cisaillement (Vs > 800 m/s).
Catégorie S2 (site ferme) :
Dépôts de sables et/ou de graviers très denses ou d'argile surconsolidée de plusieurs dizaines de mètres et caractérisés par une augmentation progressive des propriétés mécaniques avec la profondeur et des vitesses d'ondes de cisaillement (360 m/s < Vs30 ≤ 800 m/s).
Catégorie S3 (site meuble) :
Dépôts épais de sables et de graviers moyennement denses et/ou d'argile moyennement raide de plusieurs dizaines de mètres et caractérisés par des vitesses d'ondes de cisaillement 180 m/s < Vs30 ≤ 360 m/s.
Catégorie S4 (site très meuble) :
Dépôts épais de sables lâches ou dépôts d'argile molle à moyennement raide et caractérisée par des vitesses d'ondes de cisaillement (Vs30 < 180 m/s) ou tout autre profil contenant une couche d'argile molle de plus de 3 m d'épaisseur.
Catégorie S5 (site nécessitant des investigations approfondies et des études spécifiques) (cf. § 3.2.2 & 3.2.3).
Par ailleurs, il convient de classer le site selon la valeur moyenne de la vitesse des ondes de cisaillement sur les 30 mètres supérieurs (Vs30). Ce paramètre est le plus fiable pour la classification du site.
En cas d'indisponibilité de Vs, il convient d'utiliser les valeurs moyennes harmoniques d'autres résultats d'essais (pénétromètre statique, SPT, pressiomètre, etc), données dans le Tableau (3.2). Selon la disponibilité et la fiabilité des résultats de différents types d'essais, le site sera classé dans la catégorie la plus appropriée. En cas de doute, il convient de classer le site dans la catégorie voisine, immédiate, la plus défavorable.
(a) La valeur de la vitesse de l'onde de cisaillement du rocher doit être mesurée sur site ou estimée dans le cas d'un rocher peu altéré. Les roches tendres ou altérées peuvent être classées en catégorie S2 dans le cas où Vs n'est pas mesurée. Le site ne peut être classé dans la catégorie S1 s'il existe plus de 3 m de sol entre la surface du rocher et le niveau bas des fondations superficielles.
| Catégorie | Description | qc30 | N30 | Cu30 | Rc30 | Pl30 | Ep30 | Vs30 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (MPa) | (coups) | (kPa) | (MPa) | (MPa) | (MPa) | (m/s) | ||
| (c) | (d) | (e) | (f) | (g) | (g) | (h) | ||
| S1 | Rocheux (a) | / | / | / | >10 | >5 | >100 | >800 |
| S2 | Ferme | >15 | >50 | >100 | 0.4-10 | 2-5 | 20-100 | 360-800 |
| S3 | Meuble | 1.5-15 | 15-50 | 50-100 | 0.1-0.4 | 1-2 | 5-20 | 180-360 |
| S4 | Très Meuble ou Présence de 3 m, au moins, d'argile molle (b) | < 1.5 | <15 | <50 | <0.1 | <1 | <5 | <180 |
| Ss | site nécessitant investigations approfondies et études spécifiques (cf. § 3.3.3) | / | / | / | / | / | / | / |
Table 3.2: Classification des sites
(b) L'argile molle est définie par un indice de plasticité Ip > 20, une teneur en eau naturelle Wn ≥ 40%, une résistance non drainée cu < 25 kPa et une vitesse d'onde de cisaillement Vs < 180 m/s.
Il convient de calculer les valeurs moyennes sur une profondeur totale de 30 m au moins, sauf dans le cas de rocher, conformément aux expressions suivantes:
(c) Pénétromètre statique :
(d) Essai SPT :
(e) Essai de résistance au cisaillement non drainé :
(f) Essai de résistance à la compression simple :
(g) Caractéristiques pressiométriques :
(h) Vitesse des ondes de cisaillement :
avec :
- hi : épaisseur de la couche i
- qci : résistance de pointe moyenne à travers la couche i
- Ni : nombre de coups moyen non corrigé enregistré à travers la couche i
- Cui : résistance au cisaillement non drainée de la couche i
- Rci : Résistance à la compression simple dans la couche i
- Epi : module pressiométrique moyen à travers la couche i
- Pli : pression limite moyenne à travers la couche i
- Vsi : vitesse de l'onde de cisaillement dans la couche i
3.2.2 Conditions de site : investigations approfondies et études spécifiques
Les conditions de site qui nécessitent des investigations approfondies sont les suivantes :
- présence de sols instables sous les actions sismiques tels que sols liquéfiables, sols faiblement cimentés, anciens remblais ;
- présence de sols vaseux ou d'argile avec une très forte teneur en matière organique sur une épaisseur de plus de 3 m ;
- présence d'argile très plastique (indice de plasticité Ip ≥ 75) sur une épaisseur de plus de 7.5 m ;
- présence sur une épaisseur de plus de 37 m d'une couche d'argile molle à moyennement raide (qc = 1.5 à 5 MPa, Pl = 0.5 à 2 MPa, Ep = 5 à 25 MPa, Cu ≤ 50 kPa, Rc = 0.1 à 0.4 MPa).
3.2.3 Etapes pour classer un site
Les étapes nécessaires pour classer un site consistent à :
- Vérifier les quatre conditions nécessitant des investigations approfondies. Si le site répond à l'une de ces conditions, il y a lieu de faire une étude spécifique du site pour la définition de l'action sismique. (Site Ss) ;
- Vérifier l'existence d'épaisseur totale d'argile molle supérieure à 3m. Si ce critère est satisfait, classer le site en S4 ;
- Classer le site en utilisant les valeurs moyennes harmoniques des Vs ou les résultats d'essais géotechniques (pénétromètre statique, SPT, Cu, pressiomètre, cisaillement non drainé et résistance à la compression simple) tels que définis dans le Tableau (3.2). Les classes de site sont fondamentalement définies en fonction de Vs,30 ou tout autre résultat d'essais géotechnique, de la surface du sol à une profondeur de 30 m du profil du site.
3.3 Actions sismiques
Le territoire national est divisé en sept (07) zones sismiques. Chaque zone est associée à un coefficient d'accélération moyen, servant de valeur de référence au niveau d'un sol de classe S1, pour une période de retour, Tr = 475 ans, appelé coefficient d'accélération de référence de zone, A (cf. Tableau (3.3)).
| Zone de sismicité | Niveau de sismicité | A |
|---|---|---|
| 0 | Très faible | - |
| I | Faible | 0.07 |
| II | Faible à moyenne | 0.10 |
| III | Moyenne | 0.15 |
| IV | Moyenne à élevée | 0.20 |
| V | Elevée | 0.25 |
| VI | Elevée | 0.30 |
Table 3.3: Définition des zones de sismicité et coefficient d'accélération de zone au rocher, A, pour Tr=475ans.
• Commentaire (1) : Dans le domaine d'application du présent DTR, le mouvement dû au séisme en un point donné de la surface du sol est représenté par un spectre de réponse élastique en accélération, dénommé par la suite «spectre de réponse élastique».
• Commentaire (2) : Les deux niveaux d'action sismique, décrits en § 1.2.1 et § 1.2.2, sont représentés par une seule forme de spectre de réponse élastique pour l'objectif de non-effondrement (état limite ultime — action sismique de calcul) et pour l'objectif de limitation des dommages.
• Commentaire (3) : L'action sismique horizontale est décrite par deux composantes orthogonales supposées indépendantes et représentées par le même spectre de réponse.
• Commentaire (4) : Lors du choix de la forme appropriée du spectre, il convient de tenir compte de la magnitude des séismes qui contribuent principalement à l'aléa sismique défini pour l'évaluation probabiliste de l'aléa.
• Commentaire (5) : Lorsque la classe de site est autre que rocheuse (S1), il convient de considérer le coefficient de site approprié.
• Commentaire (6) : Des représentations temporelles du mouvement sismique peuvent être utilisées.
• Commentaire (7) : La prise en compte de la variation du mouvement du sol dans l'espace ainsi que dans le temps peut être exigé pour certains types de structure.
• Commentaire (8) : Une amplification supplémentaire de l'accélération de zone doit être introduite, par le biais d'un coefficient d'amplification topographique (ST), pour les structures situées sur ou à proximité de pentes (cf. Annexe C). Cette amplification supplémentaire est à prendre en considération aussi dans les vérifications de la stabilité de terrains en pente.
3.3.1 Spectre de réponse élastique horizontal
Le spectre de réponse élastique normalisé par rapport à la valeur de l'accélération de la pesanteur (g), , pour les composantes horizontales de l'action sismique, est défini par Eqn. (3.8) (cf. Figure (3.2)).
Figure 3.2: Spectre de réponse élastique Sae
avec :
- : spectre de réponse élastique normalisé par rapport à la valeur de l'accélération de la pesanteur, g ;
- T : période de vibration d'un système linéaire à un seul degré de liberté ;
- A : coefficient d'accélération de calcul pour un sol de classe S1 pour la période de retour de non effondrement Tr=475 ans. (cf. Tableau (3.3)) ;
- T1 : limite inférieure des périodes correspondant au palier d'accélération spectrale constante ;
- T2 : limite supérieure des périodes correspondant au palier d'accélération spectrale constante ;
- T3 : valeur définissant le début de la branche à déplacement spectral constant ;
- I : coefficient d'importance ;
- S : coefficient de site ;
- η : facteur de correction de l'amortissement.
Les valeurs des périodes T1 et T2 et du coefficient de site, S, qui décrivent la forme du spectre de réponse élastique dépendent du niveau de sismicité et de la classe de sol.
Deux types de formes de spectres sont utilisés : le Type 1 et le Type 2. Si les séismes qui contribuent le plus à l'aléa sismique, défini pour le site dans le cadre de l'évaluation probabiliste de l'aléa, ont une magnitude moment, Mw, inférieure ou égale à 5.5, le type de spectre 2 est adopté. Si les séismes qui contribuent le plus, à l'aléa sismique défini pour le site dans le cadre de l'évaluation probabiliste de l'aléa, ont une magnitude moment (Mw ≥ 5.5) , le type de spectre 1 est adopté.
Le spectre, selon la zone sismique, est de :
- Type 1 : appliqué aux zones sismiques IV, V et VI ;
- Type 2 : appliqué aux zones sismiques I, II et III.
Pour les quatre classes de sol S1, S2, S3, et S4, les valeurs recommandées des paramètres S, T1, T2 et T3 sont données dans :
- le Tableau (3.4) pour le spectre de Type 1 ;
- le Tableau (3.5) pour le spectre de Type 2.
| Spectre Type 1 (Zones IV, V et VI) | S | T1 (s) | T2 (s) | T3 (s) |
|---|---|---|---|---|
| site S1 | 1.00 | 0.10 | 0.40 | 2.0 |
| site S2 | 1.20 | 0.10 | 0.50 | 2.0 |
| site S3 | 1.30 | 0.15 | 0.60 | 2.0 |
| site S4 | 1.35 | 0.15 | 0.70 | 2.0 |
Table 3.4: Valeurs des paramètres décrivant les spectres de réponse élastique de Type 1 (Zones sismiques IV, V et VI)
| Spectre Type 2 (Zones I, II et III) | S | T1 (s) | T2 (s) | T3 (s) |
|---|---|---|---|---|
| site S1 | 1.00 | 0.05 | 0.25 | 1.20 |
| site S2 | 1.30 | 0.05 | 0.30 | 1.20 |
| site S3 | 1.55 | 0.10 | 0.40 | 1.20 |
| site S4 | 1.80 | 0.10 | 0.50 | 1.20 |
Table 3.5: Valeurs des paramètres décrivant les spectres de réponse élastique de Type 2 (Zones sismiques I, II et III)
La Figure (3.3) montre les formes des spectres de Type 1 et de Type 2, pour , normalisés par A.
La valeur du facteur de correction d'amortissement visqueux, η, peut être déterminée par Eqn. (3.9):
où: ξ (%) est le pourcentage d'amortissement critique qui est fonction du matériau constitutif, du type de structure et de l'importance des remplissages (cf. Tableau (3.6)). Quand , on a .
La valeur du coefficient d'importance, I, dépend du groupe d'importance (cf. § 3.4, Tableaux (3.11) & (I.1)).
| Remplissage | Ossatures (*) | Voiles (**) | |
|---|---|---|---|
| Béton armé | Acier | Béton armé/maçonnerie | |
| Léger | 6 | 4 | 10 |
| Dense | 7 | 5 | 10 |
(*): Sans présence de voiles ou de noyaux en béton armé
(**): Valeurs valables même si les voiles sont associés à des portiques
Déplacement de calcul du sol
Le déplacement de calcul au niveau du sol, dg, correspondant à l'accélération de calcul (A.I.S) au niveau du sol est donné par Eqn. (3.10) :
où: g est l'accélération de la pesanteur (m/s2).
Spectre de réponse élastique en déplacement
Pour les structures ayant une période de vibration longue, l'action sismique peut être représentée sous la forme d'un spectre de réponse élastique en déplacement, SDe(T), comme montré dans la Figure (3.4).
Le spectre de réponse élastique en déplacement, SDe(T), doit être obtenu comme suit :
| Classe de sol | T4 (s) | T5 (s) |
|---|---|---|
| S1 | 6.0 | 10.0 |
| S2 | 6.0 | 10.0 |
| S3 | 6.0 | 10.0 |
| S4 | 6.0 | 10.0 |
Il convient de souligner que pour les périodes supérieures à 4 s, le spectre de réponse élastique en accélération peut être obtenu à partir du spectre de réponse élastique en déplacement à partir d'Eqns. (3.11) à (3.13).
3.3.2 Spectre de réponse élastique vertical
La composante verticale de l'action sismique doit être représentée par un spectre de réponse élastique, , donné par Eqn. (3.14) :
| Spectre Type 1 Zones sismiques IV, V et VI |
Av / A | T1 (s) | T2 (s) | T3 (s) | α |
|---|---|---|---|---|---|
| site S1 | 0.90 | 0.05 | 0.20 | 1.0 | 0.6 |
| site S2 | 0.90 | 0.05 | 0.30 | 1.0 | 0.6 |
| site S3 | 0.90 | 0.05 | 0.40 | 1.0 | 0.6 |
| site S4 | 0.90 | 0.05 | 0.50 | 1.0 | 0.6 |
| Spectre Type 2 Zones sismiques I, II et III |
Av / A | T1 (s) | T2 (s) | T3 (s) | α |
|---|---|---|---|---|---|
| site S1 | 0.55 | 0.05 | 0.15 | 1.0 | 0.8 |
| site S2 | 0.55 | 0.05 | 0.20 | 1.0 | 0.8 |
| site S3 | 0.55 | 0.05 | 0.25 | 1.0 | 0.8 |
| site S4 | 0.55 | 0.05 | 0.30 | 1.0 | 0.8 |
Comme pour les spectres qui définissent les composantes horizontales de l'action sismique, si les séismes qui contribuent le plus, à l'aléa sismique défini pour le site dans le cadre de l'évaluation...
probabiliste de l'aléa, ont une magnitude moment (Mw ≤ 5.5), le type de spectre 2 est adopté. Les valeurs devant être attribuées à T1, T2, T3, α et (Av/A), pour chaque classe de sol et type (forme) de spectre, sont données dans les Tableaux (3.8) et (3.9). La Figure (3.6) montre les formes des spectres de Type 1 et de Type 2, pour les sols de classes S1 à S4 pour ξ = 5%, normalisés par (Av).
3.3.3 Spectre de calcul
Pour éviter une analyse de structure non linéaire explicite lors des calculs, la capacité d'une structure à dissiper l'énergie induite par le séisme, essentiellement par son comportement ductile, est prise en compte en effectuant une analyse élastique basée sur un spectre de réponse réduit par rapport à celui élastique, appelé spectre de calcul. Cette réduction est réalisée par l'introduction d'un facteur de réduction des forces élastiques, dénommé coefficient de comportement de la structure, R, ainsi que d'un facteur de pondération dénommé facteur de qualité, QF.
L'action sismique horizontale est représentée par le spectre de calcul suivant :
Nota: Ces valeurs du spectre de calcul ne doivent, en aucun cas, être inférieures à (0.2A.I).
Pour la composante verticale de l'action sismique, le spectre de calcul est donné par Eqn. (3.16), avec l'accélération de calcul du sol dans la direction verticale, Av, S étant pris égal à 1.0, R étant pris égal à 1.5 pour tout système de contreventement, QF étant pris égal à 1.0, et les autres paramètres tels que définis en § 3.3.2.
Nota: Ces valeurs du spectre de calcul ne doivent, en aucun cas, être inférieures à (0.2Av.I).
3.3.4 Représentation temporelle de l'action sismique
Le mouvement sismique peut également être représenté par une accélération du sol fonction du temps ou par des grandeurs associées (vitesse et/ou déplacement).
Lorsqu'un modèle spatial de la structure est exigé, le mouvement sismique doit consister en trois accélérogrammes agissant dans les 03 directions (E-O, N-S et Ver) simultanément. Le même accélérogramme ne peut pas être utilisé simultanément pour les deux directions horizontales orthogonales. En fonction de la nature de l'application et des informations disponibles, la description du mouvement sismique peut être fondée sur l'utilisation d'accélérogrammes artificiels ou d'accélérogrammes enregistrés ou simulés.
Accélérogrammes artificiels
La série d'accélérogrammes artificiels doit être établie de manière à correspondre aux spectres de réponse élastique cibles donnés en § 3.3.1 pour ξ = 5 %.
La durée des accélérogrammes doit être compatible avec la magnitude et la classe de site servant à la définition de A (cf. Tableau (3.10)).
La suite d'accélérogrammes artificiels doit respecter les règles suivantes, i.e. :
utiliser un minimum de sept (07) accélérogrammes: la réponse moyenne doit être prise en compte pour estimer les effets de l'action sismique ;
la moyenne des valeurs de l'accélération spectrale à période nulle (calculée à partir des accélérogrammes) ne doit pas être inférieure à la valeur de (A.I.S), pour le site en question ;
dans le domaine des périodes comprises entre (0.2T0) et (2T0), où T0 est la période fondamentale de la structure dans la direction suivant laquelle l'accélérogramme va être appliqué, il convient qu'aucune valeur du spectre de réponse élastique moyen avec ξ = 5%, calculé à partir de tous les accélérogrammes, ne soit inférieure à 90 % de la valeur correspondante du spectre de réponse élastique cible avec ξ = 5% ;
dans le même intervalle de périodes, il convient qu'aucune valeur, du spectre de réponse élastique avec ξ = 5% calculé pour chaque accélérogramme, ne soit inférieure à 50 % de la valeur correspondante du spectre de réponse élastique cible avec ξ = 5%.
Accélérogrammes enregistrés
Les accélérogrammes enregistrés, disponibles à partir de bases de données qualifiées sur les mouvements forts, devraient être la représentation privilégiée de l'action sismique pour les analyses dans le domaine temporel.
Des accélérogrammes enregistrés ou des accélérogrammes élaborés à partir d'une simulation physique des mécanismes à la source et de propagation des ondes, peuvent être utilisés à condition qu'ils tiennent compte, du mieux possible, de l'environnement tectonique régional, de la magnitude du séisme, de la distance source-site ainsi que des conditions du sol du site. Les exigences citées en (cf. § 3.3.4) doivent être observées.
Les accélérogrammes enregistrés doivent être calés à la valeur (A.I.S) pour le site considéré. Le facteur d'échelle ne doit être ni supérieur à 2, ni inférieur à 0.5.
Si les trois (03) composantes du mouvement sismique sont nécessaires: par exemple, dans le cas d'un modèle structurel 3D, les deux composantes horizontales et la composante verticale doivent être du même enregistrement.
Modèle spatial de l'action sismique
Pour les structures ayant des caractéristiques particulières telles qu'il n'est pas raisonnable d'admettre l'hypothèse d'une excitation identique à tous les points d'appui, des modèles spatiaux de l'action sismique doivent être utilisés.
Ces modèles spatiaux doivent être en concordance avec les spectres de réponse élastique utilisés pour la définition de base de l'action sismique conformément à § 3.3.1 et 3.3.3.
Magnitude et durée des accélérogrammes
Pour les besoins de la simulation des accélérogrammes artificiels, de sélection des accélérogrammes enregistrés, et la vérification du potentiel de liquéfaction, le Tableau (3.10) donne, à titre indicatif, les valeurs de la magnitude (Mw) et de la durée de la phase forte (Ts) estimées en champ proche, pour les sept (07) zones de sismicité et les 04 classes de site.
La phase forte, Ts, est définie comme la phase stationnaire du signal sismique. Le début et la fin de cette phase correspondent à 5% et 95% de l'énergie du signal, respectivement.
Des études spécifiques peuvent être réalisées pour les situations où la sismicité est contrôlée par des séismes importants et lointains.
| Zone de sismicité | Niveau de sismicité | A | Mw | Ts (sec) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S1 | S2 | S3 | S4 | ||||
| 0 | Très faible | - | - | - | - | - | - |
| I | Faible | 0.07 | 4.5 | 2.5 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
| II | Faible à moyenne | 0.10 | 5.0 | 3.5 | 4.0 | 5.0 | 6.0 |
| III | Moyenne | 0.15 | 5.5 | 4.5 | 5.0 | 6.5 | 8.0 |
| IV | Moyenne à élevée | 0.20 | 6.0 | 6.0 | 6.5 | 8.5 | 11.0 |
| V | Elevée | 0.25 | 6.3 | 7.0 | 8.0 | 10.5 | 13.0 |
| VI | Elevée | 0.30 | 6.5 | 8.5 | 9.5 | 12.0 | 15.0 |
3.4 Classification des bâtiments selon leur importance
Le niveau minimal de protection sismique accordé à un bâtiment dépend de sa destination et de son importance vis à vis des objectifs de protection fixés par la collectivité. Ainsi, les bâtiments sont classés en 4 groupes d'importance.
Les groupes d'importance sont caractérisés par différents coefficients d'importance, I, décrits aux § 1.2 et § 3.1 et donnés par Eqn. (1.2).
A ce titre, pour un bâtiment d'usage courant d'importance moyenne, le coefficient d'importance, I=1.0, est associé à l'action sismique ayant une période de retour de référence comme indiqué au § 1.2.1.
Pour un bâtiment de plus grande importance (bâtiment accueillant beaucoup d'usagers, bâtiments stratégiques, etc), une plus grande protection ou sécurité est assurée par un coefficient d'importance supérieur à un (1), appliqué à la sollicitation d'un bâtiment courant, ce qui équivaut à augmenter la période de retour de l'événement sismique de calcul de ces bâtiments.
Les listes des groupes, décrites ci-après, sont nécessairement incomplètes mais elles permettent d'illustrer cette classification qui vise à protéger les personnes ainsi que les biens économiques et culturels de la communauté.
Cette classification préconise des seuils minima de protection qu'un maître d'ouvrage peut modifier uniquement en surclassant le bâtiment pour une protection accrue, compte tenu de la nature et de la destination de l'ouvrage vis-à-vis des objectifs visés.
Tout bâtiment qui relève du domaine d'application du présent DTR doit être classé dans l'un des quatre (04) groupes définis ci-après :
Les valeurs du coefficient d'importance, I, pour les groupes d'importance 1A, 1B, 2 et 3 sont données dans le Tableau (3.11), (cf. Eqn. (1.2) & Tableau (I.1)).
| Coefficient d'importance, I | Groupe d'importance | |||
|---|---|---|---|---|
| 1A | 1B | 2 | 3 | |
| I | 1.40 | 1.20 | 1 | 0.80 |
3.5 Classification des systèmes de contreventement
L'objet de la classification des systèmes de contreventement se traduit, dans les règles et méthodes de calcul, par l'attribution pour chacune des catégories de cette classification, d'une valeur numérique du coefficient de comportement, R (cf. Tableau (3.18)).
La classification des systèmes de contreventement est faite en tenant compte de leur capacité de dissipation de l'énergie vis-à-vis de l'action sismique. Le coefficient de comportement correspondant est fixé en fonction de la nature des matériaux constitutifs, du type de construction, des possibilités de redistribution d'efforts dans la structure et des capacités de déformation des éléments dans le domaine post-élastique.
Les systèmes de contreventement retenus dans le présent DTR sont classés selon les catégories suivantes :
A) Structures en béton armé
Le contreventement des bâtiments en béton armé est assuré en général par des ossatures «poteaux-poutres», des voiles, ou les deux, dans des proportions variables. Avec des liaisons horizontales rigides, les forces latérales (efforts tranchants) sont distribuées à ces éléments structuraux en proportion de leurs rigidités relatives à chaque niveau. Dans les définitions suivantes, les pourcentages de résistance à l'effort tranchant peuvent être remplacés par les pourcentages d'effort tranchant sollicitant dans la situation sismique de calcul.
1. Système à ossature
Système de structure dans lequel la résistance aux charges verticales et aux charges latérales est assurée principalement par des ossatures spatiales et dont la résistance à l'effort tranchant à la base du bâtiment dépasse 65 % de la résistance à l'effort tranchant du système structural dans son ensemble.
Pour cette catégorie, les éléments de remplissage ne doivent pas gêner les déformations des portiques (cloisons désolidarisées ou cloisons légères dont les liaisons ne gênent pas le déplacement des portiques).
Le Tableau (3.12) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Hauteur maximale (m) | 17 | 14 | 11 | 11 |
2. Système à contreventement mixte, équivalent à une ossature
Système de structure mixte dans lequel le transfert des charges verticales et horizontales est assuré, conjointement, par l'ossature spatiale et les voiles. La résistance à l'effort tranchant de l'ossature, à la base du bâtiment, est comprise entre 50% et 65% de la résistance à l'effort tranchant du système structural dans son ensemble.
Pour cette catégorie, les éléments de remplissage ne doivent pas gêner les déformations des portiques (cloisons désolidarisées, ou cloisons légères dont les liaisons ne gênent pas le déplacement des portiques).
Le Tableau (3.13) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 7 | 6 | 5 | 5 |
| Hauteur maximale (m) | 23 | 20 | 17 | 17 |
3. Système à ossature ou système mixte équivalent à ossature, avec remplissage en maçonnerie rigide
Système à ossature ou système mixte équivalent à ossature, avec remplissage en maçonnerie rigide non structural et interagissant avec la structure.
Commentaire : Les éléments de remplissage de la structure sont constitués par des murs en maçonnerie, de petits éléments insérés dans le cadre poteaux-poutres dont l'épaisseur (hors crépissage) ne dépasse pas 10 cm, exception faite pour les remplissages périphériques ou les séparations entre deux (2) logements ou deux (2) locaux d'un même niveau où une deuxième paroi de 5 cm, du côté intérieur, est tolérée. Cette dernière peut éventuellement avoir une épaisseur de 10 cm à condition qu'elle ne soit pas insérée dans les cadres pour ne pas aggraver les phénomènes d'interaction. Ils devraient être disposés en plan aussi symétriquement que possible par rapport au centre de masse de chaque étage de façon à ne pas aggraver une dissymétrie éventuelle du système de contreventement en béton armé de l'étage.
Le Tableau (3.14) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 5 | 4 | 3 | 2 |
| Hauteur maximale (m) | 17 | 14 | 11 | 8 |
4. Système à contreventement mixte, équivalent à des voiles
Système de structure mixte dans lequel le transfert des charges verticales et horizontales est assuré, conjointement, par l'ossature spatiale et les voiles. La résistance à l'effort tranchant des voiles, à la base du bâtiment, est comprise entre 50% et 65% de la résistance à l'effort tranchant du système structural dans son ensemble.
Pour ce système de contreventement, il n'y a pas de limitation, en hauteur, des bâtiments.
5. Système de contreventement constitué par des voiles
Système de structure dans lequel la résistance aux charges verticales ainsi qu'aux charges latérales est assurée, principalement, par des voiles structuraux verticaux et dont la résistance à l'effort tranchant, à la base du bâtiment, dépasse 65 % de la résistance à l'effort tranchant du système structural dans son ensemble.
Pour ce système de contreventement, il n'y a pas de limitation, en hauteur, des bâtiments.
6. Système à ossature à noyau ou à effet noyau
Système à contreventement mixte ou système de voiles, dont la rigidité à la torsion n'atteint pas une valeur seuil minimale et dont les rayons de torsion, rx et ry, sont inférieurs au rayon de giration, ls, du plancher, cf. Figure (3.7):
Commentaire (1): Les systèmes de contreventement (1) à (5), qui ne présentent pas une rigidité à la torsion minimale définie par Eqn. (3.17), dans les deux directions horizontales orthogonales, sont classés comme système à noyau ou à effet noyau.
Commentaire (2) : L'exemple d'un tel système est une structure composée d'ossatures flexibles combinées avec des voiles, concentrés en plan, à proximité du centre du bâtiment.
Raideur de translation :
Raideur de torsion
Rayons de torsion, rx et ry : racines carrées de la rigidité à la torsion, i.e.
G : Centre de gravité des masses mj du/ou associées au plancher
T : Centre de torsion
Moment d'inertie polaire:
Le même type de relation est à considérer dans le sens x (en intervertissant x et y).
Commentaire (3) : Cette définition ne couvre pas les systèmes comportant plusieurs voiles très perforés constituant des gaines verticales contenant diverses distributions. Pour de tels systèmes, il convient de choisir au cas par cas la définition de configuration la plus appropriée.
Commentaire (4) : Pour les systèmes à ossature ou de voiles dont les éléments verticaux sont bien distribués en plan, l'exigence de la rigidité de torsion spécifiée dans le présent paragraphe peut être considérée, sans nécessité de vérification analytique, comme satisfaite.
Pour ce système de contreventement, il n'y a pas de limitation, en hauteur, des bâtiments.
7. Système fonctionnant en console verticale à masses réparties prédominantes
C'est le cas, par exemple, d'un réservoir cylindrique, d'un silo et d'une cheminée de forme cylindrique et autres.
8. Système en pendule inversé
Système dans lequel 50 %, ou plus, de sa masse est située dans le tiers supérieur de la hauteur de la structure ou dans lequel l'essentiel de la dissipation de l'énergie a lieu à la base d'un élément unique de l'ouvrage.
Commentaire (1) : Les ossatures ayant un seul niveau, avec les têtes de poteaux liées dans les deux directions principales du bâtiment et dont la valeur de l'effort normal réduit dans les poteaux, v, ne dépasse, en aucun point, la valeur 0.3, n'appartiennent pas à cette catégorie.
Commentaire (2) : Cette définition ne couvre pas les systèmes comportant plusieurs voiles très...
perforés constituant des gaines verticales contenant diverses distributions. Pour de tels systèmes, il convient de choisir, au cas par cas, la définition de configuration la plus appropriée.
9. Système de voiles de grandes dimensions en béton peu armé
On entend par, voile de grandes dimensions transversales, les voiles qui répondent aux conditions de dimensionnement ci-dessous, grâce auxquelles, ils sont supposés développer une fissuration limitée et un comportement non élastique dans la situation sismique de calcul, cf. Eqn. (3.23) :
Commentaire (1) : Un tel voile est supposé transformer l'énergie sismique en énergie potentielle (par soulèvement temporaire des masses de la structure) et en énergie dissipée dans le sol par rotation de corps rigide, etc. En raison de ses dimensions, du manque de fixité (rigidité de la liaison) à la base ou de la connectivité avec des voiles de grandes dimensions transversaux empêchant les rotules plastiques à la base, il ne peut être dimensionné efficacement pour dissiper de l'énergie dans une rotule plastique à la base :
Commentaire (2) : Ce système est prohibé en zones sismiques IV, V et VI.
B) Structures en acier
10. Ossatures en portiques sans remplissage ou avec remplissage isolé
Ce sont des ossatures composées de portiques à haute ductilité. Elles résistent aux forces horizontales essentiellement par flexion. Les zones dissipatives sont situées principalement dans des rotules plastiques près des nœuds poutre-poteau.
Pour ce système de contreventement, il n'y a pas de limitation, en hauteur, des bâtiments.
11. Ossatures en portiques avec remplissage en maçonnerie rigide
Ce sont des ossatures composées de portiques à moyenne ductilité par le fait de la présence d'une maçonnerie rigide. Les zones dissipatives sont situées principalement dans des rotules plastiques près des nœuds poutre-poteau.
La hauteur des bâtiments utilisant ce type d'ossatures doit être limitée à 5 niveaux ou 17 m.
12. Ossatures avec palées de contreventement à barres centrées
Dans ces ossatures, la résistance aux forces horizontales est assurée principalement par des éléments soumis à des efforts normaux. Les zones dissipatives sont situées principalement dans les diagonales tendues.
Ces ossatures sont classées dans les deux catégories suivantes :
(12a) : Palées de contreventement à barres centrées en X, dans lesquelles la résistance aux forces horizontales est assurée uniquement par les diagonales tendues, les diagonales comprimées étant négligées ;
(12b) : Palées de contreventement à barres centrées en V, dans lesquelles la résistance aux forces horizontales ne peut être assurée que par la participation conjointe des diagonales tendues et comprimées ; le point d'intersection de ces diagonales est situé sur une membrure horizontale qui doit être continue.
Les palées de contreventement à barres centrées en K ne sont pas autorisées, sauf justifications spécifiques probantes.
La hauteur des bâtiments utilisant des ossatures avec palées de contreventement à barres centrées doit être limitée à 10 niveaux ou 32 m.
13. Ossatures en portiques avec palées de contreventement à barres centrées
Dans ces ossatures, la résistance aux forces horizontales est assurée, d'une part, par des portiques et, d'autre part, par des palées de contreventements, agissant dans le même plan.
Pour ce système de contreventement, il n'y a pas de limitation, en hauteur, des bâtiments.
Ces ossatures sont classées dans les deux catégories suivantes :
(13a) : Palées de contreventement à barres centrées en X, dans lesquelles la résistance aux forces horizontales est assurée uniquement par les diagonales tendues, les diagonales comprimées étant négligées ;
(13b) : Palées de contreventement à barres centrées en V, dans lesquelles la résistance aux forces horizontales ne peut être assurée que par la participation conjointe des diagonales tendues et comprimées ; le point d'intersection de ces diagonales est situé sur une membrure horizontale qui doit être continue.
Les palées de contreventement à barres centrées en K ne sont pas autorisées, sauf justifications spécifiques probantes.
14. Système en pendule inversé
Cette catégorie de système structural de faible degré d'hyperstaticité concerne essentiellement des portiques classiques, à un seul niveau avec une traverse rigide, et des structures élancées de type "tube", où les éléments résistants sont essentiellement des poteaux situés en périphérie de la structure.
Ces structures particulières se traduisent par un comportement dissipatif localisé uniquement aux extrémités des poteaux.
C) Structures associant les profilés formés à froid (PAF)
15. Système de contreventement en panneaux en PAF
Il s'agit d'un système de contreventement constitué de panneaux avec plaques en tôles d'acier capables de reprendre la totalité des forces latérales.
Le Tableau (3.15) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
16. Système de contreventement en PAF en diagonales tendues
La stabilité et la résistance latérale sont assurées par un système en diagonales travaillant en traction uniquement.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 5 | 5 | 4 | 3 |
| Hauteur maximale (m) | 17 | 17 | 14 | 11 |
Le Tableau (3.16) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 3 | 3 | 2 | 2 |
| Hauteur maximale (m) | 11 | 11 | 8 | 8 |
D) Structures en maçonnerie
Les constructions en maçonnerie porteuse ordinaire sont interdites en zone sismique ; seule la maçonnerie porteuse chaînée y est permise.
17. Structures en maçonnerie porteuse chaînée
Ce système concerne des structures porteuses réalisées en maçonnerie de moellons ou petits éléments manufacturés et comportant des chaînages en béton armé, mis en œuvre après exécution de la maçonnerie. Ces structures résistent, en même temps, aux charges verticales et horizontales.
Le Tableau (3.17) précise le nombre maximal d'étages ainsi que la hauteur maximale, pour ce genre de système.
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Nombre maximal de niveaux | 5 | 4 | 3 | 2 |
| Hauteur maximale (m) | 17 | 14 | 11 | 8 |
E) Structures en bois
En zone sismique, les constructions en bois comportant les systèmes 18, 19, 20 et 21, décrits ci-après, sont limitées à 2 niveaux ou 8m de hauteur.
18. Consoles ; poutres à joints cantilevers
Les porte-à-faux et les poutres à joints cantilevers sont des structures non dissipatives.
19. Poutres, Arcs à deux ou trois articulations, Treillis assemblés par connecteurs à dents
Ces structures ont une capacité réduite à dissiper l'énergie. Les arcs produisent des poussées latérales importantes, plus particulièrement les arcs à trois articulations. Ces poussées, qui se combinent avec les forces sismiques, sont délicates à équilibrer. Il convient alors que les culées des arcs soient reliées directement par des longrines ou par une ceinture périphérique. Un dallage, armé en conséquence, peut également jouer le rôle de tirant.
Les arcs portés par des éléments verticaux (poteaux ou murs) ne sont pas conseillés en zone sismique. Les arcs à deux articulations sont hyperstatiques et possèdent une certaine ductilité.
grâce au bras de levier qui sépare l'axe des articulations des boulons fixant le pied de l'arc. Des déformations inélastiques y sont possibles.
20. Murs en ossature et diaphragmes collés assemblés entre eux par clous ou boulons, Treillis avec assemblage broché et boulonné, Ossatures avec remplissage non porteur
Ce sont des panneaux de murs qui forment l'ossature, assemblés entres eux par des clous et des boulons, avec des diaphragmes collés. Il peut aussi s'agir de portiques en treillis dont les assemblages poteaux-poutres sont réalisés au moyen d'une couronne de broches et de boulons.
21. Portique hyperstatique avec assemblages boulonnés ou brochés, Treillis avec assemblages cloués
F) Autres structures
22. Structure à ossature métallique avec contreventement par diaphragme
Ces structures résistent, vis à vis de l'action sismique, par l'effet de diaphragme des parois verticales (murs) et horizontales (planchers). Le niveau de comportement dissipatif de ces structures est fonction de la capacité de résistance ductile au cisaillement des parois, celles-ci pouvant être élaborées à partir de techniques et de matériaux très divers (tôle nervurée formée à froid, parois en béton ou béton armé, etc.). Les parois doivent être fixées au cadre de l'ossature métallique de manière à pouvoir considérer la liaison comme rigide.
23. Structure à ossature métallique avec contreventement par noyau ou à effet noyau en béton armé
Même définition que pour système 6.
24. Structure à ossature métallique avec contreventement par voiles en béton armé
Même définition que pour les systèmes 4 & 5.
25. Structure à ossature métallique avec contreventement mixte composé d'un noyau en béton armé et de palées métalliques en périphérie
26. Structure à ossature métallique avec contreventement mixte composé d'un noyau en béton armé et de portiques métalliques en périphérie
3.6 Coefficient de comportement global de la structure
Sa valeur unique est donnée par le Tableau (3.18) en fonction du système de contreventement.
Pour la conception du contreventement, une seule valeur du coefficient de comportement, R, doit être utilisée pour chaque direction principale.
La valeur de R, pour les différents systèmes structuraux, tient compte de leur capacité de dissipation de l'énergie, vis-à-vis de l'action sismique, et est fixée en fonction de la nature des matériaux constitutifs, du type de construction, des possibilités de redistribution d'efforts dans la structure et des capacités de déformation des éléments dans le domaine post-élastique.
Ce coefficient de comportement, R, est corrigé par le facteur de qualité, QF (cf. Eqn. (3.26) et Tableau (3.19)), qui permet de tenir compte du degré de régularité et de redondance du système de contreventement dans la phase de calcul de dimensionnement, qui suppose par ailleurs que les règles de qualité et d'exécution, propres à chaque matériau, et système ainsi que les dispositions constructives, des Chapitres VII à IX ainsi que des annexes E et F, sont strictement respectées.
| Cat | Description du système de contreventement | Valeur de R |
|---|---|---|
| A) Structures en béton armé | ||
| 1 | Système à ossature | 5.5 (a) |
| 2 | Système à contreventement mixte, équivalent à une ossature | 5.5 (a) |
| 3 | Système à ossature ou mixte équivalent à ossature avec remplissage en maçonnerie rigide | 3.5 (a) |
| 4 | Système à contreventement mixte, équivalent à des voiles | 4.5 (b) |
| 5 | Système de contreventement constitué par des voiles | 4.5 (b) |
| 6 | Système à ossature à noyau ou à effet noyau | 3 (b) |
| 7 | Système fonctionnant en console verticale à masses réparties prédominantes | 3 (b) |
| 8 | Système en pendule inversé | 2 (c) |
| 9 | Système de voiles de grandes dimensions en béton peu armé | 1.5 (c) |
| B) Structures en acier | ||
| 10 | Ossatures en portiques sans remplissage ou avec remplissage isolé | 6.5 (a) |
| 11 | Ossature en portiques avec remplissage en maçonnerie rigide | 3 (a) |
| 12 | Ossature avec palées de contreventement à barres centrées | |
| 12a : Ossature avec palées de contreventement à barres centrées en X | 4 (b) | |
| 12b : Ossature avec palées de contreventement à barres centrées en V | 2.5 (b) | |
| 13 | Ossature en portiques avec palées de contreventement à barres centrées | |
| 13a : Ossature en portiques avec palées de contreventement à barres centrées en X | 4.5 (b) | |
| 13b : Ossature en portiques avec palées de contreventement à barres centrées en V | 3.5 (b) | |
| 14 | Système en pendule inversé | 2 (b) |
| C) Structures associant les profilés formés à froid (PAF) | ||
| 15 | Système de contreventement en panneaux en PAF | 2 (b) |
| 16 | Système de contreventement en PAF, en diagonales tendues | 1.5 (c) |
| D) Structures en maçonnerie | ||
| 17 | Structures en maçonnerie porteuse chaînée | 2.5 (b) |
| E) Structures en bois | ||
| 18 | Consoles ; poutres à joints cantilevers | 1.5 (c) |
| 19 | Poutres, Arcs à deux ou trois articulations, Treillis assemblés par connecteurs à dents | 1.5 (c) |
| 20 | Voiles en ossature et diaphragmes collés assemblés entre eux par clous ou boulons, Treillis avec assemblage broché et boulonné, Ossatures avec remplissage non porteur | 2 (b) |
| 21 | Portique hyperstatique avec assemblages boulonnés et brochés, Treillis avec assemblages cloués | 2.5 (b) |
| F) Autres structures | ||
| 22 | Structure à ossature métallique avec contreventement par diaphragme | 2 (b) |
| 23 | Structure à ossature métallique avec contreventement par noyau ou à effet noyau en béton armé | 2.5 (b) |
| 24 | Structure à ossature métallique avec contreventement par voiles en béton armé | 3.5 (b) |
| 25 | Structure à ossature métallique avec contreventement mixte composé d'un noyau en béton armé et de palées métalliques en périphérie | 2.5 (b) |
| 26 | Structure à ossature métallique avec contreventement mixte composé d'un noyau en béton armé et de portiques métalliques en périphérie | 3.5 (b) |
Les exposants (a), (b) et (c) font référence aux trois catégories de pondérations à prendre en compte selon le système structurel, la redondance, la géométrie des éléments constitutifs de la structure, ainsi que la régularité en plan et en élévation, (cf. §3.8).
3.7 Classification des bâtiments selon leur configuration
3.7.1 Régularité
Chaque bâtiment doit être classé selon sa configuration en plan et en élévation en bâtiment régulier ou non, selon les critères ci-dessous :
a) Régularité en plan
et
La somme des dimensions des parties rentrantes ou saillantes du bâtiment dans une direction donnée ne doit pas excéder 25% de la dimension totale du bâtiment dans cette direction (cf. Figure (3.8)).
b) Régularité en élévation
conformément aux prescriptions relatives aux éléments secondaires.
D'une manière générale, il convient de se reporter aux schémas illustratifs fournis en Figure (3.9).
3.7.2 Un bâtiment est classé régulier en plan
si tous les critères de régularité en plan (a1 à a4) sont respectés. Par contre, il est classé irrégulier en plan si l'un de ces critères n'est pas satisfait.
3.7.3 Un bâtiment est classé régulier en élévation
si tous les critères de régularité en élévation (b1 à b4) sont respectés. Par contre, il est classé irrégulier en élévation si l'un de ces critères n'est pas satisfait.
3.7.4 Un bâtiment est classé régulier
s'il est à la fois régulier en plan et en élévation.
3.8 Facteur de qualité
Le facteur de qualité, QF, tient compte de :
La valeur de QF est déterminée par :
Les critères de qualité "q" à vérifier sont :
• Pondérations de la catégorie (a)
La structure doit comporter au minimum deux niveaux.
La structure doit présenter, à chaque niveau et selon chacune des deux directions horizontales, au minimum trois (03) travées.
• Pondérations de la catégorie (b)
La structure est classée régulière en plan selon les critères (cf. § 3.7.1a).
La structure est classée régulière en élévation selon les critères (cf. § 3.7.1b).
Chaque étage devra avoir, en plan, au moins deux (02) files de voiles dans la direction des forces latérales. Cette condition concerne uniquement les deux systèmes de contreventements (4) et (5), (cf. § 3.5).
• Catégories de pondérations (c)
Le facteur de qualité, QF, doit être pris égal à 1.
Commentaire : Il est reconnu que les irrégularités, en plan et en élévation, créent des torsions spatiales ou d'axe vertical ainsi que des concentrations de contraintes en certains points singuliers. De même, le manque de redondance des files porteuses diminue, de manière significative, le niveau de ductilité globale de la structure.
Le facteur de qualité, QF, module la valeur du coefficient de comportement, R, en fonction de la ductilité du système de contreventement que contrôlent en grande partie les régularités en plan et en élévation, d'une part, et les redondances des résistances (hyperstaticité) dans les deux directions horizontales, d'autre part. De ce fait, le coefficient de comportement réel est ().
| Catégorie | Critère, q | Pq | |
|---|---|---|---|
| Observé | N/observé | ||
| (a) | 1. Régularité en plan | 0 | 0.05 |
| 2. Régularité en élévation | 0 | 0.20 | |
| 3. Conditions minimales sur le nombre étage | 0 | 0.20 | |
| 4. Conditions minimales sur les travées | 0 | 0.10 | |
| (b) | 1. Régularité en plan | 0 | 0.05 |
| 2. Régularité en élévation | 0 | 0.20 | |
| 3. Redondance en plan | 0 | 0.05 | |
Les pondérations prévues au Tableau (3.19) devraient logiquement inciter les maîtres d'ouvrage et les maîtres d'œuvre à une meilleure conception et économie des ouvrages.
- 4.1 Choix de la méthode de calcul
- 4.2 Méthode statique équivalente
- 4.3 Méthode d'analyse modale spectrale
- 4.4 Méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes
- 4.5 Prescriptions communes aux méthodes d'analyse
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
4. RÈGLES DE CALCUL
4.1 Choix de la méthode de calcul
4.1.1 Méthodes utilisables
Le calcul des forces sismiques peut être mené suivant trois méthodes :
- la méthode statique équivalente ;
- la méthode d'analyse modale spectrale ;
- la méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes.
Commentaire : La méthode statique non linéaire, cf. Annexe J, repose sur une analyse en poussée progressive sous l'effet de charges gravitaires constantes et de charges horizontales augmentant de manière monotone. Cette méthode permet de vérifier les performances structurelles des bâtiments, d'anticiper les mécanismes plastiques attendus et d'évaluer la répartition des dommages.
4.1.2 Conditions d'application de la méthode statique équivalente
La méthode statique équivalente peut être utilisée dans les conditions suivantes :
a) Le bâtiment, ou bloc étudié, satisfait aux conditions de régularité en plan et, en élévation prescrites au § 3.7, avec une hauteur au plus égale à 65m en zones (I, II et III) et à 32 m en zones (IV, V et VI) ;
b) Le bâtiment, ou bloc étudié, présente une configuration irrégulière tout en respectant, outre les conditions de hauteur énoncées en a), les conditions complémentaires indiquées au Tableau (4.1).
| Zone sismique | Groupe d'importance | |||
|---|---|---|---|---|
| 1A | 1B | 2 | 3 | |
| I et II | (*) | (*) | (*) | (*) |
| III et IV |
≤ 3 niveaux et ≤ 11 m |
≤ 5 niveaux et ≤ 17 m |
≤ 7 niveaux et ≤ 23 m |
(*) |
| V et VI |
≤ 2 niveaux et ≤ 8 m |
≤ 3 niveaux et ≤ 11 m |
≤ 5 niveaux et ≤ 17 m |
≤ 5 niveaux et ≤ 17 m |
Nota: (*) signifie qu'il n'y a aucune limitation de nombre de niveaux ou de hauteur
Table 4.1: Conditions d'application de la méthode statique équivalente
4.1.3 Méthodes dynamiques
a) La méthode d'analyse modale spectrale peut être utilisée dans tous les cas et, en particulier, dans le cas où la méthode statique équivalente n'est pas permise ;
b) La méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes peut être utilisée, au cas par cas, par un personnel qualifié, ayant justifié auparavant les choix des séismes de calcul (cf. §3.3.4) et des lois de comportement utilisées ainsi que la méthode d'interprétation des résultats et les critères de sécurité à satisfaire ;
c) Pour les bâtiments de plus de 70 mètres de hauteur ou dont la période fondamentale T0 dépasse 2 secondes, il convient de compléter les analyses, réalisées par la méthode modale spectrale, par des analyses dynamiques temporelles non linéaires, en utilisant des accélérogrammes réels, synthétiques ou simulés (cf. § 3.3.4).
4.2 Méthode statique équivalente
4.2.1 Principe
Les forces réelles dynamiques, qui se développent dans la construction, sont remplacées par un système de forces statiques fictives dont les effets sont considérés équivalents à ceux de l'action sismique.
Le mouvement du sol peut se faire dans une direction quelconque, dans le plan horizontal. Les forces sismiques horizontales équivalentes seront considérées appliquées, successivement, suivant deux directions orthogonales caractéristiques choisies par le projeteur. Dans le cas général, ces deux directions sont les axes principaux du plan horizontal de la structure.
Il faut souligner, toutefois, que les forces et les déformations obtenues pour l'élément, à partir des méthodes d'analyse statiques, pour les charges de conception recommandées, sont inférieures aux forces et aux déformations qui seraient observées sur la structure, sous les effets d'un séisme majeur pour lequel les charges ont été spécifiées. Ce dépassement des forces est équilibré par le comportement ductile qui est fourni par les détails de construction de l'élément.
C'est pourquoi l'utilisation de cette méthode ne peut être dissociée de l'application rigoureuse des dispositions constructives garantissant à la structure :
- Une ductilité suffisante ;
- La capacité de dissiper l'énergie vibratoire transmise à la structure par des secousses sismiques majeures.
4.2.2 Modélisation
a) Le modèle du bâtiment à utiliser, dans chacune des deux directions de calcul, est plan avec les masses concentrées au centre de gravité des planchers et un seul degré de liberté, en translation horizontale par niveau, sous réserve que les systèmes de contreventement dans les deux (2) directions puissent être découplés.
b) Seul le mode fondamental de vibration de la structure est considéré dans le calcul de la force sismique totale.
4.2.3 Calcul de la force sismique totale
La force sismique totale, V, appliquée à la base de la structure, doit être calculée successivement dans deux directions horizontales orthogonales, selon Eqn. (4.1) :
avec :
: Ordonnée du spectre de calcul (cf. § 3.3.3) pour la période T0 ;
T0 : Période fondamentale de vibration du bâtiment, pour le mouvement de translation dans la direction considérée (cf. § 4.2.4).
λ : Coefficient de correction
Commentaire : Le coefficient λ traduit le fait que, dans les bâtiments d'au moins 3 niveaux avec des degrés de liberté de translation dans chaque direction horizontale, la masse modale effective du premier mode (fondamental) est inférieure, en moyenne de 15%, à la masse totale du bâtiment.
W : Poids sismique total du bâtiment. Il est égal à la somme des poids Wi, calculés à chaque niveau « i » :
où :
, pour tout niveau i de la structure
- WGi : Poids dû aux charges permanentes et à celles des équipements fixes éventuels, solidaires de la structure
- WQi : Charges d'exploitation
- ψ : Coefficient d'accompagnement, fonction de la nature et de la durée de la charge d'exploitation et donné au Tableau (4.2).
| Cas | Nature de la charge d'exploitation | ψ |
|---|---|---|
| 1 | Bâtiments d'habitation, bureaux ou assimilés | 0.20 |
| 2 | Bâtiments accueillant du public de manière temporaire (Salles d'exposition, de fêtes, lieux de culte, tribunes, stades, etc) | 0.50 |
| 3 | Entrepôts, bâtiments de stockage, parkings, bibliothèques et archives | 1.00 |
| 4 | Autres bâtiments (cas à justifier par le projeteur en fonction de la durée de la charge d'exploitation) | ... |
Table 4.2: Valeurs du coefficient d'accompagnement ψ
4.2.4 Estimation de la période fondamentale de la structure (T)
La valeur de la période fondamentale (T) de la structure peut être estimée à partir de formules empiriques ou calculée par des méthodes analytiques appropriées. La valeur de (T) à utiliser dans la formule (4.1) est la plus petite des valeurs obtenues par les formules empiriques ou par les méthodes analytiques.
Les formules empiriques à utiliser sont :
avec :
Hn : hauteur mesurée en mètres à partir de la base du bâtiment jusqu'au dernier niveau.
Ct : coefficient, fonction du système de contreventement, du type de remplissage et donné par le Tableau 4.3.
| Cas n° | Système de contreventement | Ct |
|---|---|---|
| 1 | Portiques autostables en béton armé sans remplissage en maçonnerie | 0.075 |
| 2 | Portiques autostables en acier sans remplissage en maçonnerie | 0.085 |
| 3 | Portiques autostables en acier ou en béton armé avec remplissage en maçonnerie | 0.050 |
| 4 | Autres systèmes (voiles, contreventement en K ou X, etc) | 0.050 |
Table 4.3: Valeurs du coefficient Ct
Dans les cas n° 3 et 4, on peut également utiliser la formule :
où L est la dimension du bâtiment mesurée à sa base dans la direction de calcul considérée.
4.2.5 Distribution de la force sismique (V)
La force sismique totale, V, doit être distribuée sur la hauteur de la structure selon les formules (4.6), (4.7) et (4.8) :
La force concentrée Ft au sommet de la structure permet de tenir compte de l'influence des modes supérieurs de vibration. Elle doit être déterminée par la formule :
où T est la période fondamentale de la structure (en secondes).
La valeur de Ft ne doit, en aucun cas, dépasser 0.25 V.
Si T ≤ 0.7 s, la valeur de Ft peut être prise égale à zéro.
La partie restante de l'effort horizontal total V, soit (V - Ft), doit être distribuée sur la hauteur de la structure entre les différents niveaux « i » selon la formule :
où :
Fi : force horizontale agissant au niveau i ;
Wi, Wj : poids des niveaux i et j (cf. § 4.2.3) ;
hi, hj : hauteurs des niveaux i et j à partir de la base du bâtiment.
Commentaire : Les forces sismiques horizontales Fi ainsi obtenues sont réputées agir au centre de gravité de chaque niveau. Elles sont ensuite distribuées aux différents éléments verticaux de contreventement proportionnellement à leurs rigidités, en tenant compte de l'effet de la torsion.
4.2.6 Effets de la torsion
Pour tenir compte des incertitudes dans la distribution des masses et des rigidités ainsi que l'influence de la composante rotationnelle du mouvement du sol, il doit être considéré dans le calcul, en plus de l'excentricité théorique (distance entre le centre de gravité et le centre de rigidité), une excentricité accidentelle ea, agissant dans chaque direction de calcul, prise égale à :
où L est la dimension du bâtiment perpendiculaire à la direction de calcul considérée.
4.3 Méthode d'analyse modale spectrale
4.3.1 Principe
Par cette méthode, il est recherché, pour chaque direction de vibration, le maximum des effets engendrés dans la structure par l'action sismique, représentée par un spectre de réponse de calcul (ordonnée normalisée en accélération) défini au § 3.3.3.
4.3.2 Modélisation
a) Pour les structures dont les planchers peuvent être considérés comme indéformables dans leur plan (diaphragmes), le modèle du bâtiment peut être représenté par des masses concentrées aux centres de gravité des planchers. Chaque plancher possède alors trois (03) degrés de liberté (deux translations horizontales et une rotation d'axe vertical).
b) Pour les structures dont les planchers ne peuvent pas être considérés comme indéformables dans leur plan (structures sans diaphragme), il y a lieu de prendre en compte, dans le modèle, les degrés de liberté en translation de chaque noeud de la structure.
c) La force sismique est réputée agir au centre de gravité de chaque niveau. Dans le cas où le modèle inclut la rotation des planchers, l'excentricité accidentelle ea définie au § 4.2.6 doit être prise en compte dans le calcul.
d) Les masses à retenir doivent inclure les charges permanentes et une fraction des charges d'exploitation, conformément aux dispositions du § 4.2.3.
4.3.3 Nombre de modes à retenir
a) Pour chaque direction d'excitation, le nombre de modes à retenir doit être tel que la somme des masses modales effectives soit au moins égale à 90% de la masse totale de la structure.
b) Si la condition ci-dessus n'est pas satisfaite, tous les modes dont la masse modale effective est supérieure à 5% de la masse totale doivent être retenus.
c) Le nombre minimum de modes à retenir est fixé à trois (03) pour chaque direction d'excitation.
4.3.4 Combinaison des réponses modales
Pour chaque direction d'excitation, les réponses modales maximales (efforts, déplacements, etc.) doivent être combinées de la manière suivante :
a) Si deux modes successifs (i) et (j) ont des périodes Ti et Tj telles que Tj / Ti ≤ 0.9, la réponse combinée R est donnée par la racine carrée de la somme des carrés des réponses modales (méthode SRSS) :
b) Si la condition ci-dessus n'est pas satisfaite, il y a lieu d'utiliser une méthode de combinaison quadratique complète (méthode CQC).
c) Les réponses totales dues aux excitations dans les deux directions horizontales orthogonales doivent être combinées de manière appropriée (généralement SRSS).
4.3.5 Effet de la torsion accidentelle
Dans le cas où le modèle ne prend pas en compte explicitement l'excentricité accidentelle ea définie au § 4.2.6, il y a lieu de majorer les effets de la torsion par des méthodes simplifiées appropriées.
4.3.6 Vérification de l'effort tranchant à la base
L'effort tranchant à la base Vanalytique obtenu par la méthode d'analyse modale spectrale ne doit pas être inférieur à 80% de l'effort tranchant à la base Vstatique calculé par la méthode statique équivalente, soit :
Si Vanalytique < 0.8 Vstatique, il y a lieu d'augmenter tous les paramètres de la réponse (efforts, déplacements, etc.) obtenus par la méthode modale spectrale par le rapport 0.8 Vstatique / Vanalytique.
4.4 Méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes
4.4.1 Principe
Cette méthode consiste à intégrer directement les équations du mouvement de la structure soumise à des accélérogrammes représentatifs du mouvement du sol. Elle permet de prendre en compte les non-linéarités géométriques et de comportement des matériaux.
4.4.2 Séismes de calcul
Le mouvement du sol doit être représenté par au moins trois (03) jeux d'accélérogrammes (chaque jeu comprenant deux composantes horizontales orthogonales). Ces accélérogrammes peuvent être des enregistrements réels, des signaux synthétiques ou des signaux simulés, conformément aux dispositions du § 3.3.4.
4.5 Prescriptions communes aux méthodes d'analyse
4.5.1 Justification de la sécurité
La sécurité de la structure vis-à-vis de l'action sismique doit être justifiée en vérifiant que les éléments structuraux et non structuraux satisfont aux critères de résistance et de déformation définis dans les chapitres correspondants.
4.5.2 Combinaison des actions sismiques
Pour tenir compte de la concomitance des composantes horizontales de l'action sismique, les effets maximaux dans la structure doivent être calculés en combinant les effets des actions agissant selon deux directions orthogonales (x et y) de la manière suivante :
et
où Ex et Ey sont les effets des actions sismiques agissant respectivement selon les directions x et y.
4.5.3 Justification du comportement non linéaire
Dans le cas d'une analyse linéaire (statique équivalente ou modale spectrale), le comportement non linéaire de la structure est pris en compte globalement par le coefficient de comportement R (défini au § 3.6). Les déplacements calculés sous l'action sismique de calcul doivent être multipliés par le coefficient R pour obtenir les déplacements réels prévisibles.
4.5.4 Résistance des éléments structuraux
La résistance des éléments structuraux doit être vérifiée sous les combinaisons d'actions appropriées (incluant les actions permanentes, d'exploitation et sismiques) définies dans les règlements de calcul en vigueur (DTR BC 2.41, etc.).
- 5.1 Généralités
- 5.2 Combinaisons d'actions
- 5.3 Justification vis-à-vis de la résistance
- 5.4 Justification vis-à-vis de la ductilité
- 5.5 Justification vis-à-vis de l'équilibre d'ensemble
- 5.6 Justification vis-à-vis de la résistance des planchers
- 5.7 Justification de la stabilité des fondations
- 5.8 Justification de la largeur des joints sismiques
- 5.9 Justification vis-à-vis de l'effet P-Δ
- 5.10 Justification vis-à-vis des déplacements inter-étages
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
5. JUSTIFICATION DE LA SECURITE
5.1 Généralités
Les objectifs de sécurité de la structure, soumise aux effets de l'action sismique, sont réputés atteints si les critères ci-après relatifs à la résistance, la ductilité, l'équilibre d'ensemble, la résistance des planchers, la stabilité des fondations, les joints sismiques, déplacements inter-étages et la stabilité de forme (effet P-Δ) sont respectés.
5.2 Combinaisons d'actions
Au sens du principe de calcul aux Etats Limites, l'action sismique est considérée, du fait de sa brève durée d'application, comme une action accidentelle. L'action sismique est caractérisée par trois composantes qui agissent simultanément :
- Deux composantes horizontales, Ex et Ey, agissant suivant deux directions orthogonales dans le plan de la structure ;
- Une composante verticale, Ez, qui agit suivant l'axe vertical de la structure.
5.2.1 Composantes horizontales de l'action sismique
Les composantes de l'action sismique, Ex et Ey, agissant suivant les deux directions horizontales, sont supposées indépendantes mais représentées par le même spectre de réponse. Les actions sismiques de dimensionnement des structures, sont combinées aux actions permanentes et aux actions variables par le biais des Eqns. (5.1) & (5.2) :
où :
- G : charges permanentes
- Q : charges d'exploitation, non pondérées
- ψ : Coefficient d'accompagnement, fonction de la nature et de la durée de la charge d'exploitation et donné par le Tableau (4.2).
et:
Commentaire :
- La réponse de la structure, à chaque composante horizontale, doit être évaluée séparément en utilisant les règles de combinaison des réponses modales indiquées au § 4.3.4.
- Les effets, dus à la combinaison des composantes horizontales de l'action sismique, doivent être calculés en utilisant les deux combinaisons, cf. Eqn. (5.2).
- Dans les combinaisons, Eqns. (5.1) & (5.2), le signe adopté pour chaque composante doit être le plus défavorable pour l'effet particulier considéré.
- Lorsqu'une analyse chronologique non linéaire est utilisée, avec un modèle spatial de la structure, des accélérogrammes, agissant simultanément, doivent être pris pour agir dans les deux directions.
- Pour les bâtiments qui respectent les critères de régularité en plan et pour lesquels des voiles ou des systèmes triangulés indépendants, dans les deux directions principales, sont les seuls éléments de contreventement, il peut être supposé que l'action sismique agit indépendamment et sans avoir à considérer les combinaisons suivant les deux axes principaux horizontaux (orthogonaux) de la structure.
5.2.2 Composante verticale de l'action sismique
Les effets de la composante verticale de l'action sismique, définie au § 3.3.2, doivent être pris en compte, si la valeur du produit (Av.I.g) est supérieure à (0.25g), dans les cas suivants :
- Eléments de structure horizontaux ou presque horizontaux de 15 m de portée ou plus ;
- Eléments horizontaux ou presque horizontaux en console de plus de 2.00 m de long ;
- Eléments précontraints horizontaux ou presque horizontaux ;
- Poutres supportant des poteaux ;
- Structures sur appuis parasismiques.
| Zonage sismique | Coefficient d'accélération | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| A.I (horizontal) | Av.I (vertical) Catégorie d'Importance |
||||
| 1A | 1B | 2 | 3 | ||
| I | 0.07 I | 0.054 | 0.046 | 0.039 | 0.031 |
| II | 0.10 I | 0.077 | 0.066 | 0.055 | 0.044 |
| III | 0.15 I | 0.116 | 0.099 | 0.083 | 0.066 |
| IV | 0.20 I | 0.252 | 0.216 | 0.180 | 0.144 |
| V | 0.25 I | 0.315 | 0.270 | 0.225 | 0.180 |
| VI | 0.30 I | 0.378 | 0.324 | 0.270 | 0.216 |
L'action sismique verticale, Av, est obligatoire lorsque (Av.I.g) dépasse 0.25 g
Table 5.1: Coefficients d'accélération verticale en fonction de la zone sismique et du groupe d'importance (en l'absence d'effet topographique i.e. lorsque ST = 1)
Dans le cas de la composante verticale, les combinaisons d'actions suivantes doivent être utilisées :
où: E3, E4 et E5 représentent la combinaison des composantes horizontales (Ex, Ey) et la composante verticale (Ez), définies par :
Commentaire :
- L'analyse permettant de déterminer les effets, de la composante verticale de l'action sismique, peut être réalisée sur la base d'un modèle partiel de la structure qui inclut les éléments, dans lesquels la composante verticale est supposée agir, et prend en compte la rigidité des éléments adjacents.
- Il est nécessaire de prendre en compte les effets, de la composante verticale, seulement pour les éléments considérés et pour les éléments supports ou les infrastructures qui leur sont directement associés.
5.3 Justification vis-à-vis de la résistance
La condition de résistance suivante doit être satisfaite pour tous les éléments structuraux, leurs assemblages, ainsi que les éléments non structuraux critiques :
où :
Sd : sollicitation agissante de calcul résultant des combinaisons, cf. Eqns. (5.1) à (5.4), incluant éventuellement les effets du 2° ordre.
Rd : sollicitation résistante de calcul de l'élément, calculée en fonction des propriétés du matériau constitutif.
5.4 Justification vis-à-vis de la ductilité
Les exigences de ductilité minimale sont réputées satisfaites si toutes les dispositions constructives relatives au matériau et aux éléments structuraux telles que définies dans les chapitres correspondants du présent document technique réglementaire sont appliquées.
5.5 Justification vis-à-vis de l'équilibre d'ensemble
Cette condition d'équilibre se réfère à la stabilité d'ensemble du bâtiment ou de l'ouvrage, soumis à des effets de renversement et/ou de glissement dus aux sollicitations résultant des combinaisons d'actions.
Chaque bâtiment doit être vérifié vis-vis de la stabilité au renversement par rapport au niveau de ses fondations.
Le moment de renversement, au niveau des fondations, est égal à la somme des forces latérales, à chaque niveau, multipliées par la hauteur de chacune d'entre elles, depuis le niveau de fondation.
Le coefficient de sécurité vis-à-vis du renversement doit être au minimum de 1.3.
Le moment stabilisant doit être déterminé à partir des charges verticales qui sont considérées pour la détermination de la force sismique latérale.
Les poids de la fondation et du sol, au-dessus, sont ajoutés à ces charges verticales.
Le moment stabilisant doit être calculé au niveau bas de la fondation, par rapport au bord extrême.
Pour la stabilité au glissement, dans le cas où sa vérification est nécessaire, le coefficient de sécurité à prendre est de 1.25 au minimum.
5.6 Justification vis-à-vis de la résistance des planchers
Les diaphragmes, dans les plans horizontaux, doivent pouvoir transmettre, les effets de l'action sismique aux divers contreventements auxquels ils sont liés. Cette prescription est considérée comme satisfaite si, pour effectuer les vérifications de résistance appropriées, la force sismique dans le diaphragme est calculée selon le § 6.1.2.
5.7 Justification de la stabilité des fondations
Pour les justifications de la stabilité des fondations, il y a lieu de se référer aux prescriptions et /ou exigences du Chapitre 10 et aux combinaisons d'actions, cf. Eqns. (5.6) & (5.7) :
- Pour les fondations d'éléments verticaux individuels (voiles ou poteaux), la combinaison de charges suivante est utilisée :
- Pour les fondations communes à plusieurs éléments verticaux (longrines de fondation, semelles filantes, radiers, etc), la combinaison d'actions suivante est utilisée :
5.8 Justification de la largeur des joints sismiques
Deux blocs voisins doivent être séparés par des joints sismiques dont la largeur minimale dmin satisfait la condition suivante :
δ1 et δ2 : déplacements maximaux des deux blocs, calculés selon § 4.5.2, au niveau du sommet du bloc le moins élevé incluant les composantes dues à la torsion et éventuellement celles dues à la rotation des fondations.
Figure 5.1: Largeur minimum du joint sismique
5.9 Justification vis-à-vis de l'effet P-Δ
Les effets du 2° ordre (ou effet P-Δ) peuvent être négligés dans le cas des bâtiments si la condition suivante est satisfaite à tous les niveaux :
avec :
- Pk : poids total de la structure et des charges d'exploitation, au dessus du niveau « k », (cf. § 4.2.3) :
- Vk : effort tranchant d'étage au niveau « k » : Vk = ∑i=kn Fi
- Δk : déplacement relatif du niveau « k » par rapport au niveau « k-1 », (cf. § 4.5.2 et Eqn. (4.16).)
- hk : hauteur du niveau « k ».
Selon la valeur de θk, il convient de considérer que :
- Si (0.10 ≤ θk ≤ 0.20), les effets P-Δ peuvent être pris en compte, en manière approchée, en amplifiant les effets de l'action sismique calculés au moyen d'une analyse élastique du 1° ordre par le facteur (1 / (1 - θk)).
- Si (θk ≥ 0.20), la structure est potentiellement instable et doit être redimensionnée.
Figure 5.2: Effet P-Δ
5.10 Justification vis-à-vis des déplacements inter-étages
5.10.1 Justification de non-effondrement
Les déplacements relatifs latéraux, d'un étage par rapport à l'étage du dessous, tels que calculés selon § 4.5.2, ne doivent pas dépasser les limites, k, données dans le Tableau (5.2) et Eqn. (5.11), i.e. :
| Type de Structure | Déplacement limite: k |
|---|---|
| Bâtiments en Acier | 0.0200 hk |
| Bâtiments en Béton Armé | 0.0150 hk |
| Bâtiment en PAF | 0.0100 hk |
| Bâtiments en Bois | 0.0150 hk |
| Bâtiments en Maçonnerie Chainée | 0.0100 hk |
Légende: hk est la hauteur du niveau « k »
Table 5.2: Valeurs limites des déplacements inter-étages
5.10.2 Justification de limitation des dommages
Les déplacements relatifs latéraux, d'un étage par rapport à l'étage du dessous, tels que calculés selon § 4.5.2, ne doivent pas dépasser les limites suivantes :
-
pour les bâtiments ayant des éléments non structuraux composés de matériaux fragiles fixés à la structure :
(5.12) -
pour les bâtiments ayant des éléments non structuraux ductiles :
(5.13)
Le coefficient réducteur νA est défini en § 1.2. Il est pris égal à 0.5.
& ÉQUIPEMENTS
- 6.1 Prescriptions complémentaires
- 6.2 Éléments non-structuraux
- 6.3 Équipements
- 6.4 Éléments extérieurs
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمرan والمدينة
Chapitre 6 : Éléments Non-Structuraux & Équipements
Prescriptions complémentaires relatives aux éléments secondaires, tuyauteries, chemins de câbles, équipements sensibles et façades extérieures.
6. ÉLÉMENTS NON-STRUCTURAUX & ÉQUIPEMENTS
6.1 Prescriptions complémentaires
6.1.1 Compatibilité des déplacements
Tous les éléments d'ossature qui ne font pas partie du système de contreventement doivent être vérifiés pour supporter les charges verticales, en même temps, que les moments résultants dus à (R/QF) fois les déplacements engendrés par les forces latérales spécifiées. Dans ce cadre, il y a lieu de tenir compte des effets (P-Δ) éventuels accompagnant ces déplacements.
6.1.2 Diaphragmes
Les diaphragmes et les entretoisements, dans les plans horizontaux, doivent être calculés pour résister aux forces sismiques déterminées par Eqn. (6.1) :
Où :
Fi : Effort horizontal revenant au niveau i
Ft : La force concentrée au sommet de la structure
Fpk : Force sismique exercée sur le diaphragme au niveau k
Wpk : Poids du diaphragme et des éléments tributaires du niveau k comprenant une fraction d'accompagnement des charges d'exploitation (cf. Tableau (4.2)) : Coefficient ψ
La force sismique exercée sur le diaphragme sera bornée comme exprimée par Eqn. (6.2) :
Les diaphragmes supportant des murs de béton ou de maçonnerie doivent avoir des chaînages transversaux, reliant les chaînages de rive, pour assurer la distribution des forces d'ancrage.
Dans les diaphragmes, des chaînages intermédiaires peuvent être prévus pour la formation de sous-diaphragmes afin de transmettre des forces d'ancrage aux chaînages transversaux.
6.2 Éléments non-structuraux
6.2.1 Définition
Les éléments non structuraux sont des éléments qui n'ont pas une fonction porteuse (en dehors de leur propre poids) ou de contreventement ;
6.2.2 Exigences de comportement
Le calcul des éléments non-structuraux passe souvent pour secondaire, alors que leur destruction présente parfois un grand danger pour la sécurité des personnes (chute de parement de façade, chute de plafond suspendu, etc).
Lors d'un séisme d'une certaine importance, les éléments non structuraux peuvent être sollicités par l'ossature qui se déforme. Leur présence peut influer sur le comportement de la structure en modifiant la période d'oscillation et en induisant éventuellement une torsion d'ensemble additionnelle.
Ainsi, les éléments non-structuraux deviennent provisoirement porteurs d'où le risque de subir des dommages importants s'ils ne sont pas conçus pour résister aux sollicitations sismiques. Aussi, doivent-ils supporter, sans dommages inacceptables, les déformations de la structure à laquelle ils sont fixés.
Par ailleurs, les dispositions constructives et la prise en compte des forces sismiques, agissant sur ces éléments, sont destinées à limiter le risque d'accidents corporels et les dégâts causés aux installations et équipements des établissements, qui assurent un service essentiel comme c'est le cas pour les ouvrages classés d'importance vitale.
Les éléments non-structuraux doivent être conçus, en fonction des exigences de l'ouvrage, et répondre aux autres objectifs, i.e. :
- 1. Ouvrages du groupe d'importance 1A : Les éléments non-structuraux ne doivent subir aucun dommage ou très peu ; on doit assurer la sauvegarde d'équipements coûteux, salle d'ordinateur, équipement de télécommunication, équipement dans les hôpitaux (bloc opératoire, etc).
- 2. Ouvrages des groupes d'importance 1B et 2 : Les éléments non-structuraux peuvent subir quelques dommages, sans que ces dommages ne soient dangereux pour la sauvegarde des vies humaines, du fait, par exemple, de la chute brutale de cloisons ou de parement de façade ou murs extérieurs, la destruction des escaliers ou balcons etc.
- 3. Ouvrages du groupe d'importance 3 : Les éléments non-structuraux peuvent subir des dommages qui n'ont aucune répercussion sur la sécurité des personnes : cas des façades légères facilement remplaçables, hangars de stockage, construction provisoire, etc.
6.2.3 Force horizontale agissant sur les éléments non-structuraux
Les forces horizontales de calcul, Fpk, agissant sur les éléments non-structuraux, du niveau k, sont calculées suivant Eqn. (6.3) :
• A : Coefficient d'accélération de zone (cf. Tableau (3.2))
• I : Coefficient d'importance (cf. Tableau (3.10))
• S : Coefficient de site (cf. Tableaux (3.3) & (3.4))
• Cp : Facteur de force horizontale variant entre 0.4 et 0.8 (cf. Tableau (6.1))
• Wp : Poids de l'élément considéré
• H : Hauteur totale du bâtiment à partir de la base
• hz : Hauteur, du niveau « k », à partir de la base
La force horizontale de calcul, Fpk, s'applique au centre de gravité de l'élément.
La distribution de ces forces doit être faite comme pour les forces de gravité se rapportant à ces éléments. Pour les forces applicables sur le diaphragme et dans les attaches des panneaux, il convient de se référer au § 6.4.
| Partie ou position dans le bâtiment | Direction de la force | Valeur de Cp(*) |
|---|---|---|
| Éléments en console : a) Parapets ; b) Cheminées (console) | Normale aux surfaces planes | 0.8 |
| Tous les autres murs, cloisons et éléments similaires | N'importe quelle direction | 0.4 |
| Décorations extérieures et intérieures, garnitures | Normale aux surfaces planes | 0.8 |
| Murs rideaux et façades ventilées | N'importe quelle direction | 0.45 (***) |
| Quand reliés à, faisant partie de, ou logés dans un bâtiment : a) Appentis, cheminées accolées aux bâtiments ; b) Étagères de rangement ; c) Plafonds suspendus (**) | N'importe quelle direction | 0.45 |
| Attaches pour éléments de structure en préfabriqué, autres que les murs, avec force appliquée au centre de gravité de l'assemblage | N'importe quelle direction | 0.45 (***) |
(*) : La valeur de Cp peut être réduite à deux tiers de la valeur indiquée, pour les éléments autostables, uniquement au niveau du sol.
(**) : Le poids du plafond doit inclure le poids de toutes les fixations d'éclairage et autres équipements ou des cloisons fixées latéralement sur le plafond. Afin de déterminer les forces latérales, une charge surfacique, pour le poids du plafond, doit être utilisée : elle est au moins de (0.1 kN/m2).
(***) : La force doit être reprise par un ancrage réel et non pas par frottement.
Tableau 6.1 : Facteur des forces horizontales, Cp, pour les éléments secondaires
6.3 Équipements
La protection des établissements classés d'importance vitale est une préoccupation majeure pour garantir la sécurité des personnes et assurer la continuité des activités critiques. Il s'agit de minimiser les risques liés aux équipements techniques en cas de séisme, en mettant, particulièrement, l'accent sur l'interaction entre les éléments de structure et les équipements, notamment en cas de séisme.
6.3.1 Analyse du risque
Une analyse globale de vulnérabilité de l'installation doit permettre d'établir la hiérarchie des fonctions vitales de l'ouvrage, en identifiant les équipements sensibles et en évaluant l'impact de leur défaillance sur le fonctionnement global du système. Tout équipement dont la ruine entraînerait la rupture ou la panne d'un équipement ou installation appartenant à une catégorie d'importance plus élevée doit être classé dans la même catégorie que celui-ci.
L'identification des équipements et des infrastructures techniques et logistiques prioritaires, devant rester opérationnels en cas de séisme, devra être mentionnée dans les Cahiers des Clauses Techniques Particulières (CCTP) relatifs à l'opération.
6.3.2 Classification des équipements
Selon leur caractéristique, leur usage, leur comportement en cas de séisme, il convient de différencier plusieurs types d'équipements :
- L'équipement Fixé à la structure du bâtiment (planchers, murs, etc) pour ne pas se débrancher (eau, assainissement, gaz, électricité, réseau informatique, etc) ;
- Le matériel Roulant ;
- Les équipements de Stockage ;
- Le matériel Posé.
6.3.3 Mesures préventives propres à chaque classe
Chaque matériel identifié doit être affecté des lettres (F), (R), (S) ou (P) en fonction des prescriptions et des systèmes de protection à mettre en œuvre.
a) Les équipements fixes (F) : doivent être solidarisés et correctement fixés à la structure (murs, planchers, plafonds) et raccordés de façon adéquate.
b) Les matériels roulants (R) : doivent être identifiés, dès la phase conception ; ils sont nombreux et d'utilisations variées :
- Les équipements mobiles qui en cas de dysfonctionnement peuvent avoir un impact plus ou moins important sur la continuité des soins dispensés aux patients ;
- Les matériels mobiles dont le poids important représente un danger, en cas de déplacement intempestif ou de renversement ;
- Le matériel de manutention ;
- Les équipements peu utilisés ou rarement déplacés.
c) Les matériels de stockage (S) : (armoires, étagères, casiers, etc) doivent être fixés à la structure de la même façon que les matériels fixes. Les tablettes, bacs de rangement, tiroirs devront être équipés de rebords, ergots, systèmes de blocage, couvercles, portes suffisamment efficaces pour éviter aux produits ou objets contenus d'être éjectés ;
d) Les matériels posés (P) : sur du matériel fixe ou roulant doivent être équipés de patins ou de systèmes d'accrochage efficace.
6.3.4 Ancrages et fixations
Le terme fixation est de portée générale ; le terme ancrage s'applique aux fixations des équipements dans des pièces en béton.
Les équipements liés directement au sol doivent satisfaire aux articles concernant le choix du site, la reconnaissance et les études de sol ainsi que le calcul de leurs fondations.
6.3.5 Systèmes d'ancrage
Trois types d'ancrage des équipements techniques, fréquemment utilisés, sont donnés ci-après :
- Système d'ancrage par tige scellée et plaque d'embase
- Système d'ancrage par cheville à expansion
- Système d'ancrage par tiges précontraintes traversantes.
6.3.6 Installations des supports sismiques sur un réseau de tuyauteries
Les supports sismiques, pour un système résistant, doivent être conçus avec un entraxe (b), en tenant compte de la direction des accélérations sismiques par rapport à l'axe du tube, du type de support et du poids des tubes et du système complet. Pour cette raison, on distingue trois types de supports résistant au séisme :
- Support longitudinal : jambe de force dans l'axe des tubes qui permet de reprendre les efforts sismiques horizontaux parallèles au tube, cf. Figure (6.1) ;
- Support transversal : jambe de force, perpendiculaire à l'axe des tubes, qui permet de reprendre les efforts sismiques horizontaux perpendiculaires aux tubes, cf. Figure (6.2) ;
- Support 4-directions : support composé de jambes de force longitudinales et transversales qui permet, donc, de reprendre toutes les actions dans le plan horizontal.
L'entraxe entre les supports sismiques doit être un multiple de l'entraxe (s) des supports non renforcés, de façon à pouvoir répartir les supports sismiques de manière homogène, cf. Figure (6.3).
Pour les installations de tubes, le principe de base est qu'il faut que le système soit conçu pour résister aux forces sismiques horizontales, en complément des forces de gravité.
Pour reprendre des forces horizontales, le système doit être soit suffisamment rigide, soit avoir une jambe de force qui pourra transférer les forces horizontales (Fh) en compression, cf. Figure (6.4).
Il faut tenir compte des forces horizontales parallèles et transverses à l'axe des tubes, cf. Figures (6.4) & (6.5).
6.3.7 Installations des supports sismiques sur les réseaux de distribution électrique, de télécommunications et d'informatique
Les chemins de câbles, tubes, etc, doivent être solidement fixés aux parois et plafonds au moyen de supports rigides résistant aux accélérations spécifiées au Cahier des Clauses Techniques Particulières (CCTP) relatives à l'opération, cf. Figure (6.7).
Les chemins de câbles doivent être interrompus au droit des passages des joints parasismiques du bâtiment et à chaque raccordement.
Lors de la mise en œuvre, les câbles devront comporter, suivant leur section, une boucle ou une lyre pouvant absorber la déformation engendrée par les secousses.
6.3.8 Calcul des fixations
Les fixations sont calculées en imposant, au centre de gravité des masses de l'équipement considéré, une force statique, Fs, pour laquelle on envisage, successivement, les six possibilités suivantes pour le sens de son application :
- Dans une direction horizontale (choisie généralement pour être parallèle à un plan de symétrie de l'équipement, s'il en existe un), soit vers la droite, soit vers la gauche ;
- Dans la direction horizontale perpendiculaire à la précédente, soit vers l'avant, soit vers l'arrière ;
- Dans la direction verticale, soit vers le haut, soit vers le bas.
L'équipement est fixé sur un élément de bâtiment qui peut être un plancher ou un mur ; dans ce dernier cas, l'équipement constitue un porte-à-faux.
Pour le dimensionnement des fixations, les forces horizontales (Fsh), et verticales (Fsv) sont calculées selon Eqn. (6.4) :
où : Cav est le coefficient d'amplification du spectre de plancher, dépendant en particulier de l'amortissement du sous-système composé par l'équipement et ses fixations. Pour les équipements appartenant au cadre bâti, on adopte la valeur Cav = 3.
Commentaire : La prise en compte de la force verticale, Fsv, sur les équipements est obligatoire dès que la valeur du produit (Av · I · g) dépasse 0.25g, cf. Tableau 5.1.
6.4 Éléments extérieurs
Les habillages extérieurs en maçonnerie des éléments structuraux sont interdits en zones sismiques IV à VI, sauf dispositions particulières.
Les panneaux en béton et les éléments de façade (bardages, murs rideaux, façades ventilées, etc) ou autres éléments similaires, qui sont attachés ou qui ferment la structure au moyen d'assemblages et liaisons par systèmes d'attaches, devront respecter les règles suivantes :
- Être calculés pour résister aux forces déterminées à partir de Eqn. (6.3) et s'accommoder des mouvements de la structure, provoqués par des forces latérales ou des changements de température ;
- Autoriser le plus grand des mouvements engendrés par un déplacement relatif des étages, Δk (cf. 4.16), au moins égal à (R / QF) fois le déplacement causé par les forces sismiques de calcul, le mouvement relatif à considérer n'étant pas inférieur à 2 cm ;
- Les assemblages qui permettent les mouvements, dans le plan des panneaux dus aux déplacements relatifs d'étage, devront être des assemblages permettant le mouvement par flexion des pièces métalliques.
- 7.1 Généralités
- 7.2 Spécifications concernant les matériaux
- 7.3 Conception et vérifications
- 7.4 Spécifications pour les poteaux
- 7.5 Spécifications pour les poutres
- 7.6 Spécifications pour les noeuds poteaux-poutres
- 7.7 Voiles de contreventement
- 7.8 Jonction d'armatures
- 7.9 Dispositions propres aux dalles et aux diaphragmes
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
7. STRUCTURES EN BETON ARME
7.1 Généralités
Dans ce chapitre sont développées les prescriptions et indications nécessaires au dimensionnement des structures ou éléments de structures, en béton armé coulé en place de classe de résistance maximale C90/105, ainsi que les dispositions constructives les concernant. Les classes de résistance sont basées sur la résistance caractéristique mesurée sur cylindre/cube, fck, déterminée à 28 jours.
Pour les structures en béton armé préfabriquées, il y a lieu de se référer au § 2.5.3.
Par ailleurs, les systèmes constructifs utilisant les planchers dits "planchers-dalles" ou "planchers champignons" sont prohibés en zone sismique.
Commentaire (1) : Rappelons que ces derniers systèmes concernent les bâtiments à un ou plusieurs étages dont les planchers sont constitués par des dalles continues, sans nervures, supportées directement par des poteaux, sauf éventuellement sur les rives, le long desquelles peuvent exister des voiles porteurs ou des poutres en saillie au-dessous des dalles. Les dalles peuvent, éventuellement, être prolongées en porte-à-faux au-delà des poteaux de rive.
Les poteaux sont ou non pourvus, à chaque étage, de têtes épanouies, en forme générale de troncs de cône ou de pyramides renversées, appelés « chapiteaux ». Lorsque les chapiteaux existent, les planchers sont dits « planchers champignons » ; dans le cas contraire, il s'agit de « planchers dalles ».
Commentaire (2) : Pour la conception et le calcul des constructions en béton armé (ou en béton peu armé), les règles y afférentes (DTR BC 2.41 et DTR BC 2.42) s'appliquent; les présentes prescriptions sont additionnelles à celles contenues dans les documents précités, lorsque ces constructions se trouvent en zones sismiques I à VI.
Dans ce qui suit, sont désignés, sous le nom d'éléments principaux, les éléments qui interviennent dans la résistance aux actions sismiques d'ensemble ou dans la distribution de ces actions, au sein de l'ouvrage.
Les éléments structuraux, n'apportant pas de contribution significative à la résistance aux actions sismiques d'ensemble ou à leur distribution, peuvent être considérés comme éléments secondaires, à condition que leur résistance à ces actions soit effectivement négligée et qu'ils ne soient soumis, du fait des déformations imposées, qu'à des sollicitations négligeables vis-à-vis des sollicitations d'autre origine.
On désigne par zone critique, toute partie d'un élément structurel principal dans laquelle des concentrations de déformations ou de sollicitations sont susceptibles de se produire. Ces zones sont celles définies dans le présent article pour les différentes sortes d'éléments et, éventuellement, celles que le calcul fait apparaître comme telles.
On désigne, par béton confiné, un volume de béton pourvu d'armatures transversales disposées de façon à s'opposer au gonflement du matériau, sous l'effet des contraintes de compression, ainsi qu'au flambement des armatures.
Par convention, on considère que la partie confinée d'une section transversale est celle qui est délimitée par le contour intérieur des armatures de confinement, disposées à la périphérie de la section.
On entend par effort normal réduit, le rapport Eqn. (7.1) :
Dans le cas d'éléments composés tels que poutres-échelles, palées triangulées, association de voiles, etc, le terme de pièce s'entend de chacun des éléments constitutifs.
7.2 SPÉCIFICATIONS CONCERNANT LES MATÉRIAUX
Pour les éléments principaux, le béton d'une classe inférieure à C20/25 ne doit pas être utilisé, au niveau de la conception et de la réalisation, pour des bâtiments à implanter en toute zone sismique autre que la zone 0.
Les valeurs des modules d'élasticité doivent être conformes à celle fixées par le C.B.A.
Les armatures longitudinales et transversales, des éléments principaux en béton armé, doivent être à haute adhérence, avec une limite caractéristique d'élasticité spécifiée supérieure ou égale à 400 MPa et inférieure ou égale à 600 MPa. La valeur caractéristique de la déformation relative sous charge maximale doit être supérieure ou égale à 5%.
7.3 CONCEPTION ET VÉRIFICATIONS
Les valeurs des coefficients de comportement, R, à prendre en compte sont celles qui figurent au Tableau (3.17).
Les combinaisons de calcul, en situation sismique (assimilable à une situations accidentelle), sont données au chapitre V.
Les diagrammes contraintes-déformations à considérer sont ceux des règles algériennes C.B.A.
On vérifie que les sollicitations agissantes sont inférieures ou égales aux sollicitations résistantes en prenant en compte les coefficients partiels de sécurité suivants :
Les vérifications à faire sont celles du C.B.A, moyennant les adaptations des articles précédents et en tenant compte des vérifications complémentaires ou de remplacement prescrites par les articles suivants.
7.4 SPÉCIFICATIONS POUR LES POTEAUX
Les poteaux doivent être coulés sur toute leur hauteur (lcl) en une seule fois (cf. Figure (7.1)). Les dés de calage sont interdits.
Les dimensions de la section transversale des poteaux doivent satisfaire les conditions suivantes (cf. Figure (7.1)):
Pour les poteaux circulaires, le diamètre, D, devra satisfaire les conditions ci-dessous :
Les zones s'étendant sur une distance, lcr, à partir des deux sections d'extrémité d'un poteau, doivent être considérées comme des zones critiques :
Si lcl/hc < 3: la hauteur totale du poteau doit être considérée comme zone critique et doit être munie d'armatures en conséquence.
Dans les deux premiers étages des bâtiments, les armatures de confinement doivent se prolonger au-delà des zones critiques d'une longueur égale à la moitié de la longueur de ces zones. Cette spécification concerne les systèmes de contreventement (1) et (2) (cf. § 3.5) situés en zones sismiques IV, V et VI.
A cause de la vulnérabilité particulière des murs de remplissage des rez-de-chaussée, une irrégularité induite par le séisme doit être envisagée à ces niveaux. Il convient, alors, de prendre des dispositions particulières. En l'absence de méthode plus précise, il y a lieu de considérer la hauteur totale des poteaux du rez-de-chaussée comme la longueur critique et de la confiner en conséquence. Cette condition est applicable dans le cas du système de contreventement (3) (cf. § 3.5) situé dans les zones de sismicité IV, V et VI.
Les armatures longitudinales doivent être à haute adhérence, droites et sans crochets :
Au moins une armature intermédiaire doit être prévue entre les armatures d'angle le long de chaque face du poteau, pour assurer l'intégrité des nœuds poteau-poutre (cf. Figure (7.2a)).
Dans les zones critiques des poteaux, des armatures, à haute adhérence, de confinement et des étriers d'au moins 6 mm de diamètre doivent être prévues avec un espacement suffisant pour assurer un minimum de ductilité et empêcher le flambement local des barres longitudinales.
Les jonctions par recouvrement doivent être faites, si possible, à l'extérieur des zones nodales (zones critiques).
La zone nodale est constituée par le nœud poteau-poutre, proprement dit, et les extrémités des éléments (poutres et poteaux) qui y concourent (cf. Figure (7.2b)). Les longueurs à prendre en compte, pour chaque barre, sont données par Eqn. (7.2).
La longueur d'ancrage des armatures des poutres et des poteaux ancrées dans les noeuds poteaux-poutres doit être mesurée à partir d'un point de l'armature situé à une distance de (5φl) de la face du noeud, vers l'intérieur du noeud, pour prendre en compte l'extension de la zone plastifiée due aux déformations cycliques post-élastiques.
Les armatures transversales des poteaux sont calculées à l'aide de la formule :
hc, bc: dimensions de la section droite du poteau, dans la direction de déformation considérée;
lf: longueur de flambement du poteau.
Les cadres et les étriers doivent être fermés par des crochets à 135°, ayant une longueur droite de (10 φt) minimum.
Les cadres et les étriers doivent ménager des cheminées verticales en nombre et diamètre suffisants (φ cheminées > 12cm) pour permettre une vibration correcte du béton sur toute la hauteur des poteaux.
Par ailleurs, en cas d'utilisation de poteaux circulaires, il y a lieu d'utiliser des cerces droites individuelles (les cerces hélicoïdales continues sont interdites).
Outre les vérifications prescrites par le C.B.A et dans le but d'éviter ou limiter le risque de rupture fragile sous sollicitations d'ensemble dues au séisme, l'effort normal de compression de calcul des poteaux est limité par la condition suivante :
Les symboles ont les mêmes significations qu'en § 7.1.3.
Commentaire : La limitation, cf. Eqn. (7.5), a pour objectif, à défaut d'empêcher la rupture d'une section critique d'un poteau (généralement soumis à une flexion composée), de la retarder ou, au cas où elle se produit, de faire en sorte qu'elle se manifeste, le plus souvent sous forme de rupture ductile, c'est-à-dire par rupture des aciers tendus (suite à leur allongement dans le palier plastique), préalablement à l'atteinte de la résistance ultime du béton comprimé. La disposition d'armatures transversales rapprochées, dans la zone critique concernée qu'elles confinent, contribue également à l'atteinte de cet objectif.
La contrainte de cisaillement conventionnelle de calcul dans le béton, τbu, sous combinaison sismique doit être inférieure ou égale à la valeur limite, τbu:
Dans le cas de remplissage en maçonnerie, ne régnant pas sur toute la hauteur d'un poteau (présence d'ouvertures en vasistas par exemple), la hauteur de calcul de l'élancement géométrique sera celle de l'ouverture.
Il y a lieu de noter que cette partie de poteau de hauteur h, considérée comme poteau court si λg < 5, doit être confinée par des armatures transversales calculées avec Eqn. (7.3) ou déduites des minima donnés au § 7.4.2.
Dans Eqn. (7.3), il y a lieu de bien veiller à ce que l'effort, Vu, sollicitant le poteau court, ait bien été calculé en considérant la grande raideur de ce dernier par rapport aux autres poteaux d'étage de hauteur "normale".
Les poteaux courts, d'une manière générale, amènent à de graves désordres à l'occasion de séismes, même modérés. Si leur usage ne peut-être évité, il est recommandé que des contreventements par voiles ou palées prennent l'essentiel de l'effort horizontal.
7.5 Spécifications pour les poutres
Les poutres doivent respecter les dimensions ci-après (cf. Figure (7.4)):
Les zones d'une poutre qui s'étendent sur une distance (l' = 1.5h) depuis la section transversale d'extrémité où la poutre est connectée à un nœud poteau-poutre, ainsi que de part et d'autre de toute autre section transversale susceptible de plastification dans la situation sismique de calcul, doivent être considérées comme des zones critiques, h étant la hauteur de la poutre (cf. Figure (7.2b)).
Le pourcentage total minimum des aciers longitudinaux, sur toute la longueur de la poutre, est de 0,5% en toute section.
Le pourcentage total maximum des aciers longitudinaux est de :
avec:
Les poutres, supportant de faibles charges verticales, et sollicitées principalement, par les forces latérales sismiques, doivent avoir des armatures symétriques avec une section, en travée, au moins égale à la moitié de la section sur appui.
La longueur minimale de recouvrement des barres longitudinales, de diamètre φl, est de :
L'ancrage des armatures longitudinales, supérieures et inférieures dans les poteaux de rive et d'angle, doit être effectué conformément à la Figure (7.5) avec des crochets à 90°. Cette même figure illustre les autres dispositions constructives et quantités minimales d'armatures.
Le diamètre φt des armatures, à haute adhérence, de confinement ne doit pas être inférieur à 6 mm.
La quantité d'armatures transversales minimales est donnée par :
L'espacement maximum, entre les armatures transversales, est déterminé comme suit :
avec :
s' = min(h/4 ; 12φl) si les armatures comprimées sont nécessaires
φl: plus petit diamètre utilisé parmi les armatures longitudinales. Dans le cas d'une section en travée, avec armatures comprimées, c'est le plus petit diamètre utilisé parmi les aciers comprimés.
Les premières armatures transversales doivent être disposées à 5 cm, au plus, du nu de l'appui ou de l'encastrement.
Figure 7.5: Spécifications pour les noeuds poteaux-poutres
Les dispositions constructives, données au § 7.4 pour les poteaux et au § 7.5 pour les poutres, et telles que reprises, en particulier sur la Figure (7.5), doivent être respectées pour leurs parties communes que sont les nÅ“uds afin d'assurer un minimum requis de confinement pour préserver au maximum l'intégrité de ces derniers et permettre, au reste de la structure, de déployer ses capacités de dissipation d'énergie.
On doit avoir un espacement maximum de 10 cm, entre deux cadres, et au minimum trois cadres par nœud.
Dans les bâtiments à plusieurs étages, la formation d'un mécanisme plastique sur un seul niveau doit être évitée, dans la mesure où un tel mécanisme pourrait induire des demandes de ductilité locale excessives, dans les poteaux du niveau concerné.
Pour respecter cette exigence dans les bâtiments à ossatures, y compris les systèmes équivalents à des ossatures (systèmes de contreventement (1), (2) et (3)) avec au moins deux niveaux, la somme des moments résistants ultimes, des extrémités de poteaux ou montants aboutissant au nœud, est au moins égale, en valeur absolue, à la somme des valeurs absolues, des moments résistants ultimes des extrémités des poutres ou traverses, majorée d'un coefficient de 1.30 (cf. Eqn. (7.8)). Cette condition est satisfaite à tous les nœuds de poutres primaires ou secondaires avec des poteaux (cf. Figure (7.6)).
Il y a lieu de noter que cette exigence ne s'applique pas au dernier niveau de bâtiments à plusieurs étages.
avec:
Figure 7.6: Dimensionnement d'un nœud poutre-poteau
7.7 VOILES DE CONTREVENTEMENT
Sont considérés et pris en compte comme voiles de contreventement, au sens du présent document technique réglementaire, les éléments de contreventement satisfaisant la condition exprimée par Eqn. (7.9), cf. Figure (7.7) :
où: lw représente la longueur du voile. Dans le cas contraire, ces éléments sont considérés comme des éléments linéaires (poteaux).
L'épaisseur minimale (bw) doit respecter la condition suivante :
Par ailleurs, en plus des résultats donnés par les calculs de dimensionnement, ou de vérification requis, et pour des considérations de stabilité de forme (non flambement), l'épaisseur doit être déterminée en fonction de he, la hauteur libre du niveau, et des conditions de rigidité aux extrémités, cf. Figure (7.8).
Il convient de considérer des sections de voiles, composées de parties rectangulaires liées entre elles (sections composées en L, T, U, I ou similaires), comme des sections uniques composées d'une ou de plusieurs âmes parallèles à la direction de l'effort tranchant sismique agissant et d'un ou de plusieurs raidisseurs perpendiculaires.
Pour le calcul de la résistance à la flexion, il convient de prendre en compte la largeur participante de membrures raidisseuses, de part et d'autre de chaque âme, s'étendant, à partir de la face de l'âme, sur une largeur égale à Lmin (cf. Figure (7.9)) :
avec:
Commentaire : Les dispositions des coffrages, énoncées au § 7.7.1, permettent d'éviter les vérifications de stabilité au voilement (flambement latéral) des voiles de contreventement.
Il convient d'éviter les ouvertures non organisées, disposées de manière irrégulière dans les voiles, à moins que leur influence ne soit négligeable ou prise en compte dans l'analyse, le dimensionnement et les dispositions constructives.
7.7.2 Vérifications spécifiques
Outre les vérifications prescrites par le C.B.A et dans le but d'éviter ou limiter le risque de rupture fragile (en flexion composée), sous sollicitations d'ensemble dues au séisme, l'effort normal de compression de calcul des voiles est limité par la condition suivante :
Ces limites sont à respecter dans les vérifications sous combinaisons sismiques réglementaires. Les symboles ont les mêmes significations qu'au § 7.1.3.
Commentaire : La limitation, exprimée par Eqn. (7.11), a pour objectif, à défaut d'empêcher la rupture d'une section critique d'un voile (généralement soumis à une flexion composée), de la retarder ou, au cas où elle se produit, de faire en sorte qu'elle se manifeste, le plus souvent sous forme de rupture ductile, c'est-à-dire par rupture des aciers tendus (suite à leur allongement dans le palier plastique), préalablement à l'atteinte de la résistance ultime du béton comprimé. La disposition d'armatures transversales rapprochées, dans la zone critique concernée qu'elles confinent, contribue également à l'atteinte de cet objectif.
En addition aux spécifications du § 7.3, la contrainte de cisaillement dans le béton est limitée selon Eqns.(7.12) & (7.13) :
où:
avec:
7.7.3 Ferraillages des linteaux
Premier cas :
Les linteaux sont calculés en flexion simple, avec les efforts M et V.
a) Aciers longitudinaux :
Les aciers longitudinaux inférieurs et supérieurs sont calculés par Eqn. (7.14):
avec : z = h − 2d'
où:
b) Aciers transversaux :
avec : z = h − 2d'
où:
avec:
où:
et:
avec : z = h − 2d', (cf. Figure (7.10))
Deuxième cas :
Dans ce cas, il y a lieu de disposer les ferraillages longitudinaux (supérieurs et inférieurs), transversaux et en zone courante (armatures de peau) suivant les minimum réglementaires.
Les efforts (M, V) sont repris par des bielles diagonales (de compression et de traction) suivant l'axe moyen des armatures diagonales, de section AD, à disposer obligatoirement (cf. Figure (7.11)). Le calcul de ces armatures se fait suivant la formule :
: (cf. Figure (7.12))
(sans majoration).
: si
: si
: si
: si
Ferraillage minimal (cf. Figure (7.12))
a) Aciers longitudinaux :
b) Armatures transversales :
- pour :
- pour :
c) Armatures en section courante (armatures de peau): Les armatures longitudinales intermédiaires ou de peau Ac (2 nappes) doivent être au total d'un minimum égal à 0.20%.
7.7.4 Ferraillages des voiles et des trumeaux
Dispositions générales
Les trumeaux et les voiles seront calculés en flexion composée avec effort tranchant. L'effort normal de compression de calcul est limité par la prescription de l'Eqn. (7.11).
Moyennant la satisfaction des conditions de dimensionnement fixées au § 7.7.1, le calcul des voiles et des trumeaux se fera exclusivement dans la direction de leur plan moyen en appliquant les règles de béton armé en vigueur; en outre :
Commentaire (1): Les voiles courts et les voiles de grandes dimensions, il n'est pas nécessaire de modifier les moments fléchissants, résultant du calcul de structure.
Commentaire (2): L'enveloppe de calcul, du diagramme de moment fléchissant, est construite en deux étapes :
- la première étape consiste à avoir l’enveloppe linéaire qui joint le moment maximal à la base à celui au sommet.
- La deuxième étape consiste à décaler cette enveloppe linéaire verticalement par la hauteur critique.
Le diagramme du moment fléchissant, pour les systèmes à contreventement mixte, peut éventuellement être négatif dans les étages supérieurs (cf. Figure (7.13b)).
La hauteur, hcr, de la zone critique au-dessus de la base du voile est estimée comme suit (cf. Figure (7.13)) :
et :
Pour les systèmes à contreventement mixte, contenant des voiles élancés, l'enveloppe de calcul modifiée, pour les efforts tranchants, est donnée par la Figure (7.15).
Commentaire : L’enveloppe de calcul du diagramme des efforts tranchants est construite en trois étapes :
L’enveloppe de calcul modifiée pour les efforts tranchants est valable uniquement pour les systèmes à contreventement mixte. Cette modification est faite pour tenir compte des incertitudes dues aux modes supérieurs.
Ferraillage des éléments de rive
Le béton situé aux extrémités des voiles (élément de rive) est confiné sur une longueur, lc, mesurée à partir du bord du voile jusqu’au point correspondant à une déformation critique du béton prise égale à (cf. Figure (7.16)).
La longueur, lc, de l’élément de rive doit respecter la condition :
L’épaisseur, bc, des parties confinées de la section du voile (élément de rive) ne doit pas être inférieure à 200 mm. De plus, si la longueur de la partie confinée ne dépasse pas la valeur maximale max(2bw ; 0.2lw), il convient que bc ne soit pas inférieure à he/15, he étant la hauteur d’étage. Si la longueur de la partie confinée excède la valeur maximale max(2bw ; 0.2lw), il convient alors que bc ne soit pas inférieure à he/10 (cf Figure (7.17)).
L’élément de rive peut comprendre des membrures orthogonales aux voiles. Dans ce cas, si le voile est relié à une membrure raidisseuse d’une épaisseur (bf ≥ he/15) et d’une longueur ...
(lf ≥ he/5) et si l’élément de rive confiné doit être prolongé au-delà de la membrure dans l’âme sur une longueur supplémentaire allant jusqu’à (3bw), alors l’épaisseur de l’élément de rive confiné, bc, reste égale à bw.
Le pourcentage des armatures longitudinales, dans les éléments de rive, doit rester au moins égal à 0.5% de la surface de la zone confinée.
Les armatures verticales, des éléments de rive, devraient être confinées avec des cadres et/ou des étriers horizontaux dont l’espacement vertical doit satisfaire la condition suivante :
où : représente le diamètre minimal des armatures longitudinales, dans les éléments de rive ; en outre .
La distance horizontale entre deux barres verticales ligaturées ne doit pas dépasser 20cm.
La section des armatures de confinement dans les éléments de rive, (At), mesurée dans le sens parallèle à l’épaisseur du voile, doit être présente sur la hauteur (hcr) et doit satisfaire les conditions :
où :
Au-dessus de la zone critique, et en respectant la disposition de contreventement en voiles dans deux directions orthogonales, le calcul des voiles et des trumeaux se fera exclusivement dans la direction de leur plan moyen, en appliquant les règles de béton armé en vigueur.
Il convient, en outre, de prévoir des éléments de rive sur un niveau supplémentaire, avec au moins la moitié des armatures de confinement requises dans la zone critique.
Les armatures d'âme doivent se composer de deux treillis de barres ayant les mêmes caractéristiques d'adhérence, reliés par des étriers espacés d'environ 500 mm.
Le diamètre maximal, φmax, des armatures d'âme doivent respecter la condition :
L'espacement des armatures d'âme ne doit pas être supérieur à 250 mm ou 25 fois le diamètre des barres, en prenant la plus petite valeur.
Les barres verticales du dernier niveau doivent être munies de crochets à la partie supérieure. Toutes les autres barres n'ont pas de crochets (jonction par recouvrement).
Les barres horizontales doivent être munies de crochets. Dans le cas où il existe des extrémités confinées, les barres horizontales peuvent être ancrées sans crochets si les dimensions des talons permettent la réalisation d'un ancrage droit.
Le ferraillage horizontal, nécessaire pour la résistance à l'effort tranchant, doit satisfaire Eqn. (7.29):
Dans les voiles de section rectangulaire, le rapport mécanique en volume des armatures de confinement requises, ωwd, dans les éléments de rive, doit respecter la condition ci-dessous :
où :
Il convient de prévoir une valeur minimale de ωwd égale à 0.12 dans la zone critique à la base du voile.
Le coefficient de ductilité en courbure (μφ) peut être déterminé selon Eqn. (7.36), en fonction de la période fondamentale (T0), de la valeur (T2) du spectre de calcul, du coefficient de comportement (R/QF) et du rapport (MED/MRD).
MED est le moment fléchissant issu de l'analyse (enveloppe de calcul décalée de hcr) à la base du mur (cf Figure (7.13)); MRD est la résistance à la flexion de calcul.
La position de l'axe neutre, xu, correspondant à la courbure ultime après éclatement du béton situé hors du noyau confiné des éléments de rive peut être estimée comme suit :
Les paramètres de l'Eqn. (7.37) sont définis dans les sections précédentes (cf. Eqns. (7.11) & (7.34), Figures (7.16)).
Pour calculer la longueur comprimée des parties de rive, lc,calcul, il est nécessaire de calculer le raccourcissement limite à la rupture, εcu,c, du béton comprimé:
Cette longueur lc,calcul doit être supérieure à max(0.15lw ; 1.5bw).
La zone supérieure des voiles élancés peut être considérée comme une zone élastique devant résister aux sollicitations ; son dimensionnement peut être conduit selon les règles classiques de béton armé. Pour éviter toute plastification de cette zone, les sollicitations de calcul sont constituées par l'enveloppe des moments et/ou de l'effort tranchant amplifié. Les dispositions ci-dessous doivent être respectées :
Il s'agit du calcul classique de béton armé défini par la réglementation technique en vigueur. Pour ce type d'éléments, la rupture prédominante est due à l'effort tranchant; en effet, leurs ruptures, par l'effort tranchant, ne sont pas ductiles.
Les longueurs de recouvrement doivent être égales à :
Le long des joints de reprise de coulage, l'effort tranchant doit être pris par les aciers de couture dont la section doit être calculée avec la formule :
Seul est rajouté l'écart entre la section obtenue par Eqn. (7.40) et celle des barres existantes. Elle doit être constituée d'armatures de diamètre minimum de 10mm avec une longueur minimum d'ancrage de (50φl).
7.8 JONCTION D'ARMATURES
Il ne doit pas y avoir de jonction par recouvrement par soudure à l'intérieur des zones critiques des éléments de structure :
Il peut y avoir des jonctions par coupleurs mécaniques dans les poteaux et les voiles, si le fonctionnement de ces dispositifs est validé par des essais appropriés en conformité aux normes d'essais portant sur les dispositifs de raboutage mécanique des barres.
Les recouvrements des barres doivent respecter les dispositions de la Figure (7.19), et ne doivent pas être disposées dans des zones fortement sollicitées (rotules plastiques, par exemple).
7.9 DISPOSITIONS PROPRES AUX DALLES ET AUX DIAPHRAGMES
Il doit exister un chaînage périphérique continu (cf. Figure (7.20)), d’au moins 3cm2 de section d’acier et un chaînage, au croisement de chaque élément de contreventement avec le plancher, de section minimale, égale 1.5cm2, et respectant la règle de:
L (unité: m) : largeur chaînée.
- 8.1 Conditions d'application
- 8.2 Systèmes de contreventement
- 8.3 Ossatures en portiques
- 8.4 Palées de contreventement à barres centrées
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
8.1 Conditions d'application
La conception, le dimensionnement ainsi que l'exécution des ossatures en acier des bâtiments doivent être conformes aux règles de conception et de calcul des structures en acier (CCM) en vigueur ainsi qu'aux normes applicables aux constructions métalliques, complétées par les prescriptions du présent chapitre.
Les recommandations pour la conception, le dimensionnement et l'exécution des constructions en profilés formés à froid (PAF) sont proposées en Annexe E.
8.2 Systèmes de contreventement
8.2.1 Types de structures
Les structures métalliques courantes sont classées principalement en :
8.2.2 Choix des classes de sections selon le coefficient R
Il convient d'assurer une ductilité locale suffisante des éléments qui dissipent l'énergie par compression ou/et par flexion, par la limitation du rapport largeur sur épaisseur (b/t), selon les classes de sections précisées dans les règles CCM :
| Coefficient de comportement R | Classes de section autorisées |
|---|---|
| R > 4 | Classe 1 |
| 2 ≤ R ≤ 4 | Classe 1 ou 2 |
| R ≤ 2 | Classe 1, 2 ou 3 |
Tableau 8.1 : Choix des classes de section selon R
8.3 Ossatures en portiques
8.3.1 Principes généraux
Les portiques sont dimensionnés pour dissiper l'énergie principalement par flexion cyclique dans les poutres au voisinage des nœuds. On distingue les portiques sans remplissage (ou remplissage isolé) et les portiques avec remplissage rigide participant.
8.3.2 Assemblages
- Chaque assemblage poteau-poutre doit être de type rigide et capable de développer la pleine capacité plastique de la poutre ;
- Les assemblages boulonnés doivent être conçus à serrage contrôlé par boulons HR résistant au glissement à l'ELU ;
- Les rotules plastiques dans les poutres ne doivent pas coïncider avec des zones d'affaiblissement (trous de boulons dans les semelles) ;
- Les cordons de soudure doivent faire l'objet de contrôles non destructifs rigoureux en zones sismiques IV, V et VI.
8.3.3 Règles détaillées de vérification pour les portiques
Poutres : Au droit des rotules plastiques, il convient de vérifier que la capacité n'est pas réduite par l'effort normal ni par l'effort tranchant :
Poutres
Au droit des rotules plastiques des poutres, il convient de vérifier que le moment complet de résistance plastique et la capacité de rotation ne sont pas réduits par l'effort de compression et par l'effort tranchant. Dans ce but, il convient de vérifier les inégalités suivantes aux endroits où les rotules plastiques sont censées se former :
• NSd : valeur de calcul de l'effort axial
• MSd : valeur de calcul du moment fléchissant
• Npl,Rd, Mpl,Rd, Vpl,Rd : valeurs de calcul des efforts et moments résistants plastiques, conformément aux règles CCM
• VG,Sd : valeur de calcul de l'effort tranchant dû aux actions non sismiques
• VM,Sd : valeur de calcul de l'effort tranchant dû à l'application des moments résistants MRd,A et MRd,B avec des signes différents aux extrémités A et B de la poutre.
Commentaire : Pour les sections appartenant à la classe 3, il convient de vérifier la condition (8.1) en remplaçant Mpl,Rd par Mel,Rd.
Poteaux
Les poteaux doivent être vérifiés en compression, en prenant en compte la combinaison la plus défavorable de l'effort normal et des moments fléchissant. Pour les vérifications, il convient de calculer NSd, MSd et VSd comme suit :
• NSd,G (MSd,G, VSd,G) : effort de compression (respectivement moment fléchissant et effort tranchant) dans le poteau dû aux actions non sismiques incluses dans la situation sismique de calcul
• NSd,E (MSd,E, VSd,E) : effort dû à l'action sismique de calcul
• γov : coefficient de sur-résistance pris égal à 1.25 sauf justification spécifique
• Ω : valeur minimale de Ωi = Mpl,Rd,i / MSd,i de toutes les poutres dans lesquelles se situent des zones dissipatives.
Il convient que la vérification de la résistance des poteaux soit faite conformément aux règles CCM.
Il y a lieu que la transmission des efforts des poutres aux poteaux respecte les règles de calcul données dans le règlement CCM.
Il convient que l'effort tranchant des poteaux, VSd, résultant de l'analyse de la structure, respecte la condition suivante :
Dans les panneaux d'âme d'assemblages poutre-poteau de portiques (cf. Figure (8.1)), il convient de vérifier la condition suivante :
• Vwp,Sd : valeur de calcul de l'effort tranchant dans le panneau d'âme, due aux effets des actions
• Vwp,Rd : valeur de calcul de la résistance à l'effort tranchant du panneau d'âme
Il convient également de vérifier que la résistance au voilement, par cisaillement des panneaux d'âme, est assurée.
Spécifications pour les nœuds poteaux-poutres
Il convient de vérifier pour les portiques participant au système de contreventement, et pour chacune des orientations possibles de l'action sismique, le critère suivant :
• ∑ Mc,Rd : somme des valeurs de calculs des moments résistants des poteaux connectés à un nœud (pris égal à la valeur minimale le long du poteau).
• ∑ Mb,pl,Rd : somme des valeurs de calculs des moments résistants des poutres connectées à ce nœud.
Cette disposition tend à faire en sorte que les rotules plastiques se forment de préférence dans les poutres plutôt que dans les poteaux.
Il peut être dérogé à cette prescription à la base du portique, au dernier plancher des bâtiments à étages multiples, et dans le cas des bâtiments à un seul niveau.
8.4 Palées de contreventement à barres centrées
8.4.1 Principes généraux
La conception et le dimensionnement des palées de contreventement à barres centrées doivent respecter les dispositions énoncées dans ce paragraphe.
8.4.2 Palées de contreventement à barres centrées
Les palées de contreventement à barres centrées autorisées sont de 2 types :
- Palées en X : Dans ce type de palée, il est admis de considérer que seules les barres tendues, pour un sens donné de l'action sismique, interviennent avec efficacité dans la résistance dissipative de l'ossature.
- Palées en V : Dans ce type de palée, le point d'intersection des diagonales se trouve sur la barre horizontale. La résistance à l'action sismique est fournie par la participation conjointe des barres tendues et des barres comprimées. Le comportement dissipatif global de ce type de palée est de moindre efficacité.
À titre indicatif, les ossatures métalliques représentées dans les Figures (8.2) et (8.3) illustrent le cas des palées triangulées centrées.
8.4.3 Règles de vérification pour les contreventements à diagonales centrées
Critères particuliers
Les contreventements à diagonales centrées doivent être dimensionnés de telle sorte que la plastification des diagonales tendues se produise avant la plastification ou le flambement des poutres ou des poteaux et avant la ruine des assemblages.
Il convient de placer les éléments diagonaux des contreventements de telle sorte que l'ossature présente des comportements de type force/déplacement semblables, sous les inversions d'efforts, pour chaque niveau de plancher et pour chaque direction de contreventement. Dans ce but, il convient de respecter la règle suivante, étage par étage :
où : A+ et A− sont les aires projetées horizontalement (sur la verticale), des sections des diagonales tendues, lorsque les actions sismiques horizontales agissent dans une direction et dans l'autre (positivement et négativement : cf. Figure (8.4)).
Pour les diagonales des palées en X, il convient de limiter l'élancement réduit, défini dans les règles CCM à (λ̄ ≤ 2) afin d'éviter une dégradation trop rapide par suite de flambement répété. Il convient également de limiter, inférieurement, l'élancement réduit par la condition (λ̄ ≥ 1.3) pour conserver une certaine souplesse rendant possible la plastification des diagonales tendues.
Il convient de limiter l'effort de traction NSd à la résistance plastique de calcul Npl,Rd de la section brute.
Dans les contreventements en V, il convient de dimensionner les diagonales comprimées vis-à-vis de la résistance en compression, conformément aux règles CCM. La condition d'élancement réduit des diagonales se limite simplement à (λ̄ ≤ 2).
avec :
- $R_d$ : résistance de l'assemblage.
- $N_{pl,Rd}$ : résistance plastique de calcul de la section brute (en traction et en compression) de la diagonale de contreventement.
Poutres et poteaux
Il convient que les poutres et les poteaux, soumis à des efforts normaux, respectent la prescription de résistance minimale suivante :
avec :
- $N_{Rd}(M_{Sd})$ : résistance de calcul au flambement de la poutre ou du poteau, conformément aux règles CCM, en tenant compte de l'interaction avec le moment fléchissant $M_{Sd}$ pris à sa valeur de calcul en situation sismique.
- $N_{Sd,G}$ : valeur de calcul de l'effort normal dans la poutre ou dans le poteau, due aux actions non sismiques incluses dans la combinaison d'actions, pour la situation sismique de calcul.
- $N_{Sd,E}$ : valeur de calcul de l'effort normal dans la poutre ou dans le poteau, due à l'action sismique de calcul.
- $\Omega$ : valeur minimale de $\left(\Omega_i = \frac{N_{pl,Rd,i}}{N_{Sd,i}}\right)$ pour toutes les diagonales du système de contreventement à barres.
- $N_{Sd,i}$ est la valeur de calcul de l'effort normal dans la diagonale $i$ dans la situation sismique de calcul.
- $N_{pl,Rd,i}$ est la résistance plastique de calcul de la section brute de la même diagonale $i$.
Dans les contreventements en V, il convient que les poutres soient dimensionnées pour résister à toutes les actions non sismiques (incluses dans la combinaison sismique d'actions) sans considérer l'appui intermédiaire dû aux diagonales de contreventement.
Fin du Chapitre 8
Les règles applicables aux structures en maçonnerie porteuse chaînée sont exposées au Chapitre 9.
CHAÎNÉE
- 9.1 Objet
- 9.2 Principes
- 9.3 Matériaux
- 9.4 Conception
- 9.5 Calcul et vérifications
9. STRUCTURES EN MAÇONNERIE CHAÎNÉE
9.1 Objet
Le présent chapitre fixe les règles de conception et de dimensionnement applicables aux structures en maçonnerie porteuse chaînée (confinée) par des éléments en béton armé.
La maçonnerie porteuse ordinaire (non chaînée, non armée) est strictement interdite en zone sismique. Les constructions visées appartiennent au groupe d'usage 2 (habitations et bureaux de moyenne importance).
9.2 Principes
La construction en maçonnerie porteuse chaînée se compose de murs porteurs et d'éléments de confinement (chaînages en béton armé) ceinturant chaque panneau sur ses quatre côtés (cf. Figure (9.1)) :
- Chaînages horizontaux : au niveau des fondations, de chaque plancher et des toitures ;
- Chaînages verticaux : à tous les angles saillants ou rentrants, aux intersections de murs et autour des baies importantes.
Les chaînages verticaux sont coulés en place après la pose de la maçonnerie, pour assurer une liaison intime et monolithique avec le mur.
9.3 Matériaux
9.3.1 Généralités
Les matériaux constitutifs autorisés sont les moellons de pierre, pierres de taille, briques et blocs de terre cuite, blocs en béton plein ou creux, silico-calcaires, béton cellulaire autoclavé, avec mortiers et armatures certifiés.
9.3.2 Spécifications concernant les matériaux
• Briques et blocs : Résistance caractéristique minimale en compression fb ≥ 5 MPa.
• Mortiers : Mortier de ciment ou bâtard de résistance minimale fm ≥ 5 MPa.
• Béton des chaînages : Résistance minimale caractéristique fc28 ≥ 15 MPa.
• Armatures : Aciers FeE400 ou FeE500 avec bonne soudabilité et adhérence.
MPa.
Armatures
Les armatures sont celles prévues pour le béton armé et sont définies par les normes y afférentes; la valeur de la résistance caractéristique à utiliser dans les calculs est la limite d'élasticité fe.
Béton
Pour les éléments en béton armé faisant partie du système structural, la résistance caractéristique minimale à la compression exigée est de 15 MPa.
9.4 Conception
La conception architecturale des bâtiments en maçonnerie chaînée doit prendre en compte les exigences suivantes :
- La forme en plan doit être régulière (cf. chapitre 3)
- Le rapport longueur sur largeur ne doit pas dépasser 3.5
- Les murs doivent être disposés de manière aussi symétrique que possible
- Les murs doivent être continus sur toute la hauteur du bâtiment.
- Les ouvertures (portes et fenêtres) doivent être placées sur la même verticale
- Des chaînages horizontaux doivent être placés à chaque étage à des distances verticales ne dépassant pas 4 m
- Les distances entre chaînages verticaux ne doivent pas dépasser 5 m.
- Une densité minimale de murs (cf. Tableau (9.3)) est nécessaire pour assurer, dans chaque direction, une bonne performance vis-à-vis des sollicitations sismiques
9.4.1 Dimensions en plan, hauteur du bâtiment et nombre de niveaux
a) Dimensions en plan
Les dimensions en plan devront respecter les prescriptions y afférentes données par les règles de conception et de calcul des ouvrages en maçonnerie et béton armé. Par ailleurs, le rapport (longueur/largeur) sera limité à 3.5.
b) Hauteur et nombre de niveaux
La hauteur du bâtiment (en mètres) ainsi que le nombre de niveaux seront limités compte tenu de la zone sismique (cf. Tableau (9.1)) :
| Zone sismique | I et II | III | IV et V | VI |
|---|---|---|---|---|
| Hauteur maximale (m) | 17 | 14 | 11 | 8 |
| Nombre maximal de niveaux | 5 | 4 | 3 | 2 |
Table 9.1 : Limitations en hauteur et nombre de niveaux des bâtiments en maçonnerie chaînée
9.4.2 Répartition et densité des murs
Les murs porteurs doivent être solidement liés (par l'intermédiaire des chaînages) aux planchers rigides; ces derniers vont distribuer aux murs les forces d'inertie au prorata de leur rigidité.
On distingue :
- Les murs structuraux de contreventement capables de reprendre les charges verticales et les charges latérales dues au séisme. Ils auront une épaisseur minimale de 20 cm pour les murs chaînés.
- Les murs non-structuraux qui ont une fonction exclusive de cloisonnement. Leurs poids propres sont transmis aux murs porteurs par l'intermédiaire des planchers.
Les distances maximales (en mètres) entre les murs porteurs sont fixées en fonction de la zone sismique (cf. Tableau (9.2)).
La densité de murs, pour chaque direction, doit être suffisante pour assurer une bonne résistance aux sollicitations sismiques. La densité de murs est quantifiée à travers l'indice, d, égal à (cf. Figure (9.2), Tableau (9.3)) :
où :
- Aw = section horizontale totale de l'ensemble des murs porteurs dans une direction
- Ap = surface du plancher
| Zone sismique | I et II | III | IV | V et VI |
|---|---|---|---|---|
| Distance (m) | 10 | 8 | 6 | 6 |
Table 9.2 : Distance maximale entre murs
Dans le calcul des sections des murs, il y a lieu de tenir compte aussi des petites ouvertures, même si leur surface ne dépasse pas 10% de celle du mur, telles que représentées sur la Figure (9.3), avec :
- AT : Section effective de mur à prendre en considération pour la résistance aux sollicitations sismiques.
9.4.3 Chaînages
Chaînages horizontaux
Les chaînages horizontaux (cf. Figure (9.4)) doivent régner sur toute l'épaisseur du mur (épaisseur totale du mur s'il s'agit d'un mur à double paroi). Toutefois pour permettre la réalisation de façades dans lesquelles les éléments de béton armé ne restent pas apparents, il est admis que la dimension minimale des chaînages soit ramenée à (2/3) de l'épaisseur.
| Nombre de niveaux | Zones Sismiques et Sites | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I et II | III | IV et V | VI | ||||
| Tout site | S1 et S2 | S3 et S4 | S1 et S2 | S3 et S4 | S1 et S2 | S3 et S4 | |
| Briques pleines, blocs de béton pleins, moellons | |||||||
| 1-2 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 |
| 3 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | NA | NA |
| 4 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | NA | NA | NA | NA |
| 5 | 4.5 | NA | NA | NA | NA | NA | NA |
| Briques creuses, blocs de béton creux | |||||||
| 1-2 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| 3 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | NA | NA |
| 4 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | NA | NA | NA | NA |
| 5 | 5.0 | NA | NA | NA | NA | NA | NA |
Légende: "NA" signifie non admis
Table 9.3 : Indice de densité minimale des murs, d (%), pour chaque direction du bâtiment
Les chaînages doivent avoir une hauteur minimale de 15 cm. Leur armature longitudinale doit être composée d'au moins une barre dans chaque angle de la section. Le minimum d'armature longitudinale des chaînages horizontaux est de 4 barres HA 12. L'espacement de deux barres d'une même nappe horizontale ne doit pas excéder 20 cm (cf. Figure (9.5)).
Tout chaînage horizontal doit comporter des armatures transversales d'espacement, au plus égal à la hauteur du chaînage et à 25 cm. Les longueurs de recouvrement et d'ancrage sont celles données au § 7.5.2, soit :
- (50 Φl) en zones I, II et III
- (60 Φl) en zones IV, V et VI.
Chaînages verticaux
Ils seront réalisés sur toute la hauteur du mur et avec une section minimale (15 cm × 15 cm). Les sections et dispositions minimales d'armatures sont les mêmes que celles concernant les chaînages...
Pour les zones sismiques IV, V et VI, l'espacement des cadres des chaînages verticaux doit être réduit de moitié aux extrémités du chaînage quand celui-ci se trouve à l'extrémité d'un trumeau (cf. Figure (9.6)).
La continuité et le recouvrement des armatures des divers chaînages concourant aux nœuds doivent être assurés dans les trois directions (cf. Figure (9.7)).
9.4.4 Planchers
Les planchers doivent être rigides dans leur plan et assurer le rôle de diaphragme indéformable. Les planchers en corps creux doivent obligatoirement comporter une table de compression d'au moins 5 cm d'épaisseur coulée en place et armée d'un treillis soudé.
9.4.5 Baies et ouvertures
Toutes les ouvertures importantes (portes, grandes fenêtres) doivent être ceinturées par des chaînages en béton armé reliés aux chaînages horizontaux.
Afin d'améliorer le comportement des bâtiments en maçonnerie, il est fait les recommandations suivantes :
- La longueur totale des baies et des ouvertures dans un mur ne devra pas dépasser la moitié de la longueur de ce mur.
- Les niveaux supérieurs des baies et ouvertures devront être situés à la même cote.
- Les baies et ouvertures dans les murs devront être prévues autant que possible de façon symétrique eu égard à la configuration en plan du bâtiment pour assurer une distribution de rigidité et de résistance uniforme dans les deux directions du bâtiment.
- Les baies et ouvertures sont placées dans un même alignement vertical.
- Les baies et ouvertures sont placées en dehors des zones d'influence des charges localisées ramenées par les poutres ou autres éléments porteurs.
Les baies et ouvertures sont classées en deux catégories, en fonction de leur surface par rapport à celle du panneau du mur :
- rapport ≤ 10% : petites ouvertures
- rapport > 10% : grandes ouvertures
Petites ouvertures
Les petites ouvertures sont négligées dans le calcul de la section du mur si elles sont situées en dehors des diagonales par où transitent les efforts de compression et de traction (cf. § 9.4.2 et Figure (9.3)).
Grandes ouvertures
Deux cas peuvent être considérés (cf. Figure (9.8)) :
- Ces ouvertures ne sont pas encadrées par des chaînages et dans ce cas le mur est négligé et n'est pas pris en compte dans le calcul de la densité de murs (cf. Figure (9.8a)).
- Les ouvertures sont encadrées par des chaînages horizontaux et verticaux, et dans ce cas, les panneaux, de part et d'autre de l'ouverture, sont pris en compte dans le calcul de la densité de murs (cf. Figure (9.8b)).
Les dimensions des trumeaux et l'emplacement des baies doivent respecter les conditions géométriques minimales (cf. Figure (9.9)).
9.4.6 Harpage à l'interface mur-chaînage vertical
Une bonne liaison entre le mur de maçonnerie et le chaînage vertical est essentielle pour assurer le monolithisme du panneau vis-à-vis des sollicitations sismiques. Elle est réalisée par harpage (murs dentelés avec indentations d'au moins 5 cm), comme le montre la Figure (9.10).
9.4.7 Fondations
Les fondations sous murs en maçonnerie chaînée peuvent être constituées de semelles filantes en béton armé ou de maçonnerie de pierres avec longrine continue en tête (cf. Figure (9.11)).
9.5 Calcul et vérification des éléments structuraux principaux
Les prescriptions qui suivent sont facultatives pour les constructions en maçonnerie porteuse chaînée de 1 à 2 niveaux (hauteurs maximales de 5 m à 8 m), en toute zone sismique. Elles doivent, néanmoins, respecter les prescriptions énoncées dans les paragraphes précédents et en particulier les index de densité du Tableau (9.3).
9.5.1 Principe de fonctionnement
La maçonnerie chaînée offre une bonne résistance aux actions horizontales dues aux secousses sismiques.
Le rôle des chaînages périphériques est de reprendre les efforts de traction et de renversement sollicitant le mur (cf. Figure (9.12)). Les chaînages ainsi réalisés forment une ceinture qui renforce le liaisonnement interne des éléments de maçonnerie.
9.5.2 Sollicitations agissantes
Les sollicitations agissantes sont déterminées suivant le chapitre V, et en tenant compte du coefficient de comportement, R, (cf. chapitre III et § 3.6 ainsi que Tableau (3.17)) soit R = 2.5.
9.5.3 Sollicitations résistantes
Les sollicitations résistantes sont calculées compte tenu de l'application, aux résistances caractéristiques des matériaux ou considérées comme telles, des coefficients partiels de sécurité suivants :
- Béton de granulats courants : γm = 1.5
- Acier : γm = 1.0
- Blocs de maçonnerie : cf. Tableau (9.4)
9.5.4 Principes de calcul
Le principe de calcul de résistance consiste à assimiler l'ensemble, formé par le panneau de maçonnerie et par les chaînages en béton armé qui l'encadrent, à un système triangulé dont les éléments diagonaux sont constitués par les bielles actives répondant aux exigences suivantes :
-
• Si les bielles ont une pente comprise entre 1/2 et 2, ce qui est en général le cas quand les prescriptions du § 9.5.2 sont respectées, il n'est pas nécessaire de justifier le non-glissement au droit des joints :
$$\frac{1}{2} \le \text{pente} \le 2$$
-
• La largeur, w, de ces bielles est prise égale à :
$$w = \min\left(\frac{d}{6} \,;\, 4t\right)$$
– d : est la longueur de la bielle (diagonale du panneau),
– t : est l'épaisseur brute de la maçonnerie.
-
• La contrainte de compression, σc, dans la maçonnerie doit être inférieure à sa résistance caractéristique, Rm, divisée par γm :
$$\sigma_c \le \frac{R_m}{\gamma_m}$$
où γm : est le coefficient partiel de sécurité du matériau (cf. Tableau (9.4)).
- • Les armatures des chaînages sont calculées suivant les règles du béton armé.
| Matériaux | Coefficients γm | |
|---|---|---|
| Chargement Centré | Chargement excentré | |
| Briques creuses de terre cuite à faces de pose continues avec joints pleins | 3.5 | 5 |
| Briques creuses de terre cuite à rupture de joint ou à joints partiels | 4.5 | 5.5 |
| Briques pleines ou perforées de terre cuite destinées à rester apparentes ou à être enduites ainsi que Blocs silicocalcaires | 3.5 | 4.5 |
| Blocs perforés de terre cuite à perforations verticales destinés à rester apparents ou à être enduits | 3.5 | 4.5 |
| Blocs pleins ou creux en béton de granulats courants ou légers | 3.0 | 4.0 |
| Blocs de béton cellulaire autoclavé | 4.0 | 5.0 |
| Pierre de taille | 4.0 | 5.0 |
| Pierre en moellons ordinaires | 5.0 | 6.0 |
| Blocs de BTS et Blocs de plâtres | 5.0 | 6.0 |
Nota: (*) les valeurs de ce tableau sont valables pour des élancements géométriques de murs dans le sens vertical inférieurs à 15.
Table 9.4 : Coefficient partiel de sécurité, γm(*), sur le matériau maçonnerie de pierre ou de petits éléments manufacturés
- 10.1 Fondations
- 10.2 Liquéfaction des sols
- 10.3 Stabilité des pentes
- 10.4 Ouvrages de soutènement
Ministère de l'Habitat, de l'Urbanisme et de la Ville
وزارة السكن والعمران والمدينة
10.1 Fondations
10.1.1 Solidarisation des points d'appui
a) Les points d'appui d'un même bloc doivent être solidarisés par un réseau bidirectionnel de longrines ou tout dispositif équivalent, tendant à s'opposer au déplacement horizontal relatif de ces points d'appui.
b) Les dimensions minimales de la section transversale des longrines sont :
- 25 cm × 30 cm : sites de catégorie S2 et S3
- 30 cm × 30 cm : site de catégorie S4
Les longrines ou le dispositif équivalent doivent être calculés pour résister à une force axiale égale à :
avec :
- N : valeur moyenne des charges verticales apportées par les points d'appui solidarisés en situation sismique.
- α : coefficient fonction de la zone sismique et de la catégorie de site considérée. Il est donné par :
Le ferraillage minimum doit être de 0.6% de la section avec des cadres dont l'espacement est inférieur à &min;(20 cm ; 15 Φl).
c) La solidarisation par longrines ou dispositif équivalent est toujours exigée, sauf dans le cas de semelles ancrées (coulées en pleine fouille) dans un sol rocheux sain, non fracturé (sites de catégorie S1) et dans le cas d'un site de catégorie S2 en zone I.
d) Dans le cas de structures légères (type hangar), les longrines peuvent être remplacées par le dallage travaillant en tirant ou en buton dans le sens transversal.
e) Dans le cas de structures lourdes (bâtiments élevés) constituées de plusieurs blocs, séparés par des joints, il est recommandé de supprimer les joints au niveau des fondations si le système de fondation et la qualité du sol de fondation demeurent identiques sous les différents blocs.
f) Les poutres du plancher inférieur d'une construction ne peuvent être considérées comme jouant le rôle de longrines que si leurs sous-faces inférieures sont situées à une distance de la sous-face des semelles ou massifs sur pieux inférieure ou égale à 1.20 m (cf. Figure (10.1)).
10.1.2 Voile périphérique
Les ossatures au-dessous du niveau de base, formées de poteaux courts (par exemple les vides sanitaires) doivent comporter un voile périphérique continu entre le niveau des fondations (semelles, radier, etc.) et le niveau de base. Toutefois, en zones I, II et III, cette prescription est facultative pour les maisons individuelles et bâtiments assimilés ou pour toute autre construction de hauteur inférieure ou égale à 10 m, au-dessus du niveau moyen du sol.
Dans le cas de blocs séparés par des joints de rupture, le voile périphérique doit ceinturer chaque bloc.
Ce voile doit avoir les caractéristiques minimales ci-dessous :
- épaisseur ≥ 15 cm
- les armatures sont constituées de deux nappes.
Le pourcentage minimum des armatures est de 0.10% dans les deux sens (horizontal et vertical). Les ouvertures dans ce voile ne doivent pas réduire sa rigidité d'une manière importante.
10.1.3 Dispositions constructives
Les systèmes de fondations doivent être réalisés selon les méthodes et les dispositions techniques contenues dans les DTR en vigueur.
Les dispositions constructives à adopter en présence de potentiels d'instabilités (liquéfaction, terrains instables) seront celles recommandées à l'issue d'une étude spécifique requise en pareille situation.
10.1.4 Vérification de la capacité portante
Les systèmes de fondation doivent être dimensionnés en conformité avec les DTR de conception et de calcul en vigueur et avec les sollicitations complémentaires dues aux combinaisons de charges du chapitre V.
Fondations superficielles
Il y a lieu de tenir compte de l'application à la résistance (limite) du sol Ql (Contrainte de rupture au poinçonnement) d'un coefficient de sécurité global égal à 2.0 (cf. DTR BC 2.33).
Fondations profondes
Il y a lieu de tenir compte de l'application de coefficients de sécurité globaux, γR, sur la résistance limite, Ql, qui dépendent du mode de fonctionnement du pieu et de la méthode de détermination de Ql (cf. Tableau (10.1)), (cf. DTR BC 2.33) :
où :
- Qpl : résistance limite en pointe
- Qsl : résistance limite de frottement latéral
| Type d'essai | Type de pieu | |
|---|---|---|
| Compression | Traction | |
| Chargement Statique | 1.10 | 1.50 |
| Essai en place | 1.25 | 1.50 |
| Essai de laboratoire | 2.50 | 2.0 |
Table 10.1 : Valeurs des coefficients de sécurité, γR
10.1.5 Résistance au glissement à la base de la fondation superficielle
Le DTR BC2.33 précise les détails de la vérification au glissement à la base. Il y a lieu de tenir compte de l'application, à la résistance au glissement, d'un coefficient dit de « sécurité » global égal à 1.25.
10.2 Liquéfaction des sols
1. Dans certains sols sableux lâches et saturés, l'augmentation de la pression interstitielle, sous l'effet de plusieurs cycles de déformations alternées d'origine sismique, peut conduire à une perte de résistance au cisaillement momentanée, accompagnée de déformations permanentes significatives.
2. Les sols susceptibles de se liquéfier sont, en général, des sables propres ou contenant des fines silteuses ou argileuses, situés dans les vingt (20) premiers mètres de profondeur, saturés d'eau et présentant une granulométrie relativement uniforme, correspondant à un coefficient d'uniformité Cu inférieur à 15 (Cu = D60 / D10 < 15) et un diamètre à 50%, (D50), compris entre 0.05 mm et 1.5 mm. Dans ces expressions, D60, D10, D50 représentent les diamètres des tamis correspondant, respectivement, aux passants de 60%, 10% et 50% des échantillons de sols considérés.
3. Lorsque ces conditions minimales sont réunies sur un site, il y a lieu de procéder à des investigations complémentaires pour l'évaluation de la résistance à la liquéfaction. Ces investigations seront, essentiellement, basées sur des essais SPT, des essais au pénétromètre statique, des essais permettant la détermination des vitesses des ondes de cisaillement ainsi que la détermination des courbes granulométriques.
Les résultats des essais et leur interprétation sont très sensibles à toutes modifications de la procédure standard d'exécution de l'essai. Aussi, faudra-t-il veiller à suivre scrupuleusement le mode opératoire de l'essai.
4. Les sols sont réputés liquéfiables lorsque le facteur de sécurité (FS), défini par le rapport du taux de la résistance à la liquéfaction (CRR) sur le taux de la contrainte de cisaillement moyenne engendré par le séisme (CSR), multiplié par un facteur de correction de magnitude (MSF) est inférieur à 1.25 :
5. CSR est le taux de la contrainte de cisaillement moyenne durant un séisme. Il peut être évalué à l'aide de l'expression simplifiée suivante :
où :
- σv0 et σ'v0 sont les contraintes verticales totales et effectives, respectivement, à la profondeur où le facteur de sécurité vis-à-vis de la liquéfaction sera évalué.
- Les contraintes verticales totales et effectives des terres à prendre dans les calculs du CSR sont celles régnantes dans le sol après la réalisation du projet (ex. cote finale de projet).
- La position de la nappe phréatique à utiliser doit être celle considérée historiquement maximale et non pas nécessairement celle mesurée sur site.
- rd est le coefficient de réduction des contraintes tenant compte de la flexibilité du profil de sol et variant en fonction de la profondeur (z) moyennant les expressions suivantes :
- A est le coefficient d'accélération de zone, (cf. Tableau (3.10)).
- S est le coefficient de site, (cf. Tableaux (3.3) & (3.4)).
- I est le coefficient d'importance. En absence d'ouvrage, il y a lieu de choisir la valeur de I unitaire, correspondant à celle du groupe d'importance 2.
6. (CRR7.5) est le taux de la résistance à la liquéfaction pour un séisme de référence de magnitude de 7.5. Il peut être évalué à l'aide des expressions simplifiées suivantes, selon le type d'essai :
• Évaluation de (CRR7.5) à partir des résultats de l'essai SPT :
Pour l'essai SPT, le plus utilisé en pareil cas, les valeurs mesurées du nombre de coups NSPT doivent être normalisées et corrigées comme suit :
- Par rapport aux effets de la surcharge : $C_N = \left(\frac{P_a}{\sigma'_{v0}}\right)^{0.5} \le 1.7$ avec $P_a = 100\text{ kPa}$.
- Par rapport aux effets de l'énergie réelle : $C_E = \frac{ER}{60}$, avec $C_E$ allant de 0.8 à 1.3 pour appareils automatiques.
- Par rapport au diamètre du trou de forage : $C_B = 1.15$ (200 mm), $1.05$ (150 mm), $1.00$ (65 à 115 mm).
- Par rapport à la longueur totale de la tige : $C_R = 0.75$ (< 3 m), $0.80$ (3 à 4 m), $0.85$ (4 à 6 m), $0.95$ (6 à 10 m), $1.00$ (> 10 m).
- Par rapport au type de carottier utilisé : $C_S = 1.0$ (standard 35 mm), $1.15$ (38 mm sans étui intérieur).
Cela donne :
La présence des fines dans les sables augmente leur résistance à la liquéfaction. Il y a lieu d'apporter des corrections de (N1)60 par rapport au contenu en fines (FC) :
où α et β sont donnés dans le Tableau (10.2) en fonction du contenu en fines, et (N1)60cs est la valeur équivalente de sable propre.
Le taux de la résistance à la liquéfaction, pour un séisme (Mw = 7.5) obtenu à partir de l'essai SPT, est donné par :
Cette formule n'est applicable que pour des valeurs de (N1)60cs inférieures à 30. Pour des valeurs supérieures ou égales à 30, on considère qu'il n'y a pas de risque de liquéfaction.
| FC | Coefficient α | Coefficient β |
|---|---|---|
| FC ≤ 5% | α = 0 | β = 1.0 |
| 5% < FC < 35% | $$\alpha = \exp\left(1.76 - \frac{190}{FC^2}\right)$$ | $$\beta = 0.99 + \frac{FC^{1.5}}{1000}$$ |
| FC ≥ 35% | α = 5 | β = 1.2 |
Table 10.2 : Paramètres relatifs au contenu, en fines, des sables
• Évaluation de (CRR7.5) à partir des résultats de l'essai CPT :
Pour l'essai CPT, les valeurs mesurées de la résistance pénétrométrique qc doivent être normalisées et corrigées comme suit :
où CN est le coefficient correcteur de la pression des terres. La présence des fines dans les sables augmente leur résistance à la liquéfaction. Il y a lieu d'apporter des corrections de qc1N par rapport au contenu en fines (FC) comme suit :
où kc : facteur correcteur déterminé en fonction de l'indice de comportement de sol, Ic :
avec :
- Q : résistance de pointe normalisée
- F : rapport de frottement exprimé en %
- fs [unité : kPa] : est le frottement latéral unitaire mesuré
- σv0 [unité : kPa] : est la contrainte totale verticale des terres au niveau de la mesure
- σ'v0 [unité : kPa] : est la contrainte effective verticale des terres au niveau de la mesure
- Pa : est la pression atmosphérique égale à 100 kPa
Le taux de la résistance à la liquéfaction, pour un séisme (Mw = 7.5), obtenu à partir de l'essai CPT est donné par :
Cette formule n'est applicable que pour des valeurs de (qc1N)cs inférieures à 160. Pour des valeurs supérieures ou égales à 160, on considère qu'il n'y a pas de risque de liquéfaction.
• Évaluation de CRR7.5 à partir des Vs :
Pour l'essai permettant la détermination des vitesses des ondes de cisaillement (Down-hole, Cross-hole, etc.), les valeurs mesurées Vs doivent être normalisées et corrigées comme suit :
Le coefficient $(P_a / \sigma'_{v0})^{0.25}$ doit être inférieur ou égal à 1.4.
La limite supérieure de Vs1 pour laquelle il n'y a plus occurrence de liquéfaction, notée Vs1*, est définie comme suit :
Le taux de résistance à la liquéfaction pour un séisme (Mw = 7.5) obtenu à partir de Vs est donné par :
7. MSF est le facteur de correction de magnitude. Il est donné par l'expression suivante :
À chaque niveau d'accélération, correspond une magnitude de moment (Mw) appropriée à la région (cf. Tableau (3.9)).
Hormis le cas des bâtiments du groupe d'importance 1A, le calcul du potentiel de liquéfaction peut être négligé dans les zones sismiques I, II et III.
8. Afin de décider de l'intensité de la liquéfaction (effets en surface), il suffit de calculer l'intégrale suivante, sur une profondeur de 20 m (tenant compte de l'impact de la profondeur et de l'épaisseur de la zone potentiellement liquéfiable) :
PL est l'indice de potentiel de liquéfaction, avec :
Fs est le facteur de sécurité vis-à-vis de la liquéfaction. En fonction du résultat de cette intégrale, les conclusions possibles sont :
- Risque de liquéfaction très faible : (PL = 0)
- Risque de liquéfaction faible : (0 < PL ≤ 5)
- Risque de liquéfaction élevé : (5 < PL ≤ 15)
- Risque de liquéfaction très élevé : (15 < PL ≤ 100)
9. Pour éliminer ou réduire le risque de liquéfaction, il y a lieu de mettre en œuvre des mesures de remédiations telles que :
- Un rabattement permanent du niveau de la nappe phréatique
- Une densification des couches liquéfiables (pré-chargement, compactage dynamique, etc.)
- Une amélioration de la perméabilité des couches liquéfiables par drains de matériaux grossiers ou géosynthétiques
- Une substitution des couches liquéfiables par des matériaux appropriés convenablement compactés
10.3 Stabilité des pentes
1. Les talus et les versants naturels ou artificiels, dans leur configuration en fin de projet, doivent rester stables sous l'action sismique, compte tenu des charges apportées par les constructions éventuelles.
2. La réponse de ces pentes au séisme doit être calculée soit au moyen de méthodes d'analyse dynamique reconnues soit par un calcul statique équivalent sous certaines conditions.
3. En l'absence de sols liquéfiables, la vérification de la stabilité peut être effectuée, en première analyse, avec un calcul statique équivalent par application, à tous les éléments de sol et aux charges supportées, de deux coefficients sismiques...
où :
- kh et kv sont des coefficients utilisés pour calculer les forces horizontales dirigées vers l'aval et les forces verticales descendantes ou ascendantes, selon les combinaisons (kh, kv) et (kh, -kv).
- A est le coefficient d'accélération de zone (cf. Tableau (3.2)) modulé par I (cf. Tableau (3.10)).
- S est le coefficient de site (cf. Tableaux (3.3) & (3.4)).
- En absence d'ouvrage, I = 1.0 (groupe 2).
4. Si la pente présente une amplification topographique (Annexe C), il est nécessaire d'appliquer le coefficient ST à Eqn.(10.22).
6. L'équilibre du massif doit être vérifié compte tenu d'un coefficient de sécurité égal à 1.15 sur les résistances des sols concernés.
10.4 Ouvrages de soutènement
L'analyse de sécurité sous sollicitations sismiques des ouvrages de soutènement (murs en BA, remblais renforcés, Gabions, massifs cloués, etc.) peut être faite par un calcul statique équivalent (non applicable pour des hauteurs supérieures à 10 m).
1. La vérification de la stabilité est effectuée par application de deux coefficients sismiques :
où kh et kv sont utilisés selon les combinaisons (kh, kv) et (kh, -kv).
Commentaire (1) : Un ouvrage flexible (murs poids) admet des déplacements en tête jusqu'à 300 AIS (mm). Un ouvrage semi-flexible jusqu'à 200 AIS (mm). Les ouvrages rigides n'admettent pas de déplacements significatifs en tête (murs cantilevers, murs ancrés, etc.).
Commentaire (2) : En présence de sols sableux saturés susceptibles de développer une forte pression interstitielle, il convient de prendre kh = AIS.
Commentaire (3) : Pour les murs autres que les murs-poids, les effets de l'accélération verticale (kv) peuvent être négligés en situation sismique de type 2.
2. Dans le cas où l'ouvrage de soutènement est érigé sur une pente avec amplification topographique, il est nécessaire d'appliquer le coefficient ST à Eqn.(10.24).
3. La poussée active dynamique globale, Pad, qui s'exerce à l'arrière du soutènement, est égale à :
où Pae est la poussée dynamique active :
Kae : Coefficient de poussée dynamique donné par :
• si θ ≤ (φ' - i) :
• si θ > (φ' - i) :
L'expression de Pae donne deux valeurs dépendant du signe de kv. Pour des considérations de conception, le maximum des deux valeurs doit être pris en compte.
- q : surcharge verticale uniforme du remblai
- H : hauteur de la paroi à l'arrière du soutènement sur laquelle s'exerce Pae
- Hw : hauteur du niveau de la nappe phréatique par rapport à la base du mur
- φ' : angle de frottement interne du remblai sans cohésion
- θ : angle défini dans le Tableau (10.3)
- β : inclinaison du soutènement (parement amont) par rapport à l'axe vertical
- δ : angle de frottement remblais/soutènement (δ ≤ 2/3 φ', pour la butée δ = 0)
- i : angle de la surface du remblai sur l'horizontale
- α : inclinaison du plan de rupture potentiel
| Paramètre | Nappe en-dessous du mur | Sous nappe dans les conditions dynamiques | |
|---|---|---|---|
| Sol très perméable : k > 0.1 m/s | Sol imperméable : k < 10-4 m/s | ||
| γ* : poids volumique du sol | γ | γ' = γsat - γw | γsat |
| Pwd : poussée hydrodynamique | 0 | 0 | $$\frac{7}{12} k_h \gamma_w H^2$$ |
| Pws : poussée statique de l'eau | 0 | $$\frac{1}{2} \gamma_w H_w^2$$ | $$\frac{1}{2} \gamma_w H_w^2$$ |
| angle θ | $$\arctan\left(\frac{k_h}{1 \pm k_v}\right)$$ | $$\arctan\left(\frac{\gamma_{sat}}{\gamma'} \frac{k_h}{1 \pm k_v}\right)$$ | $$\arctan\left(\frac{k_h}{1 \pm k_v}\right)$$ |
Table 10.3 : Expression des composantes de la poussée active dynamique globale
Si le niveau de la nappe d'eau, Hw, est situé au-dessous de la hauteur du mur H, les poids volumiques équivalents sont :
La poussée dynamique active (Pae · cosδ) est normale au soutènement et agit à la hauteur hae par rapport à sa base :
où $P_a = \frac{1}{2} \gamma^* H^2 K_a$. La force Pws agit à Hw/3 et Pwd à $\frac{2}{3} H$.
4. La poussée passive dynamique globale, Ppd qui s'exerce à l'aval sur une hauteur, D, correspondant à la profondeur d'ancrage de la semelle du soutènement, est égale à :
Kpe : Coefficient de butée dynamique donné par :
• Si θ ≤ φ' + i :
• Si θ > φ' + i :
L'expression de Ppe donne deux valeurs dépendant du signe de kv. Pour des considérations de conception, le minimum des deux valeurs doit être pris en compte.
La butée dynamique passive, Ppe · cosδ, est normale au mur de soutènement et agit à hpe par rapport à sa base : $\frac{h_{pe}}{D} = \frac{1}{2} - \frac{1}{6} \frac{P_p}{P_{pe}}$.
Pp est la butée statique passive sans surcharge verticale uniforme du remblai, donnée par : $P_p = \frac{1}{2} \gamma^* D^2 K_p$.
5. Infrastructures rigides
Pour les structures rigides complètement empêchées de se mouvoir par rapport au sol (infrastructures rigides), de telle sorte qu'un état actif ne peut pas se produire dans le sol, et lorsque le mur est vertical et le remblai horizontal, la poussée dynamique totale, due à la poussée des terres, peut être prise comme étant égale à :
Avec :
- P0 = $\frac{1}{2} \gamma^* H^2 K_0$ est la poussée des terres au repos.
- ΔPae = $\frac{1}{2} \gamma^* k_h H^2$ : est l'incrément de la poussée dynamique.
- K0 = $1 - \sin\phi'$ : est le coefficient de poussée au repos pour un sol sableux.
- kh = $A \cdot I \cdot S$
- ΔPae · cosδ : est normale au mur de soutènement et agit à (H/2).
- P0 · cosδ : est normale au mur de soutènement et agit à (H/3).
6. Vérification de la stabilité de l'ouvrage de soutènement
La vérification de la stabilité globale (ensemble ouvrage-terrain) s'identifie à celle de la stabilité des pentes (cf. § 10.3).
- Stabilité au glissement : vérifiée avec un coefficient de sécurité de 1.25 sous la fondation.
- Stabilité au renversement : vérifiée autour de l'arête aval avec un coefficient de sécurité de 1.3. La résistance au renversement résulte du poids de l'ouvrage, de sa fondation et du remblai sus-jacent.
- Capacité portante ultime : s'identifie à la vérification de la capacité portante des fondations (cf. § 10.1.4).
7. Vérification des résistances
Les vérifications des résistances des diverses parties de l'ouvrage de soutènement (système d'ancrage, éléments structuraux, etc.) sont effectuées compte tenu des coefficients de sécurité pour les matériaux utilisés.
Fin du Chapitre 10
Les règles régissant les systèmes d'isolation sismique à la base sont développées au Chapitre 11.
CHAPITRE 11
ISOLATION SISMIQUE A LA BASE
Principes de base de conception, critères de conformité, méthodes d'analyse et vérifications de sécurité
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11. ISOLATION SISMIQUE A LA BASE
11.1 Domaine d'application
Le présent chapitre donne les principes de base de conception et de vérification des structures neuves isolées à la base. On entend par structure isolée à la base, toute structure équipée d'un dispositif mécanique à même de réduire sa réponse sismique. Cette réduction peut être réalisée en augmentant sa période fondamentale, avec ou sans amortissement ajouté.
- Le présent document technique réglementaire traite du dimensionnement des structures sur appuis parasismiques (sismiquement isolées) dans lesquelles le système d'isolation, situé en dessous de la masse principale de la structure, est destiné à réduire la réponse sismique du système de contreventement.
- La réduction de la réponse sismique du système de contreventement peut être obtenue en augmentant la période fondamentale de la structure sismiquement isolée, en modifiant la forme du mode fondamental et en augmentant l'amortissement, ou à l'aide d'une combinaison de ces effets. Le système d'isolation peut être constitué de ressorts et/ou d'amortisseurs linéaires ou non linéaires.
- Des règles particulières concernant l'isolation de la base des bâtiments sont indiquées dans le présent DTR.
- Le DTR ne couvre pas les systèmes de dissipation d'énergie passifs ou les dispositifs type bloqueurs qui sont disposés en superstructure.
11.2 Exigences fondamentales
- L'action sismique de calcul est définie pour deux niveaux d'aléa sismique, cf. § 1.2.
- Les niveaux d'aléa sismique peuvent être modifiés par le maître d'ouvrage en surclassant la structure pour une protection accrue, compte tenu de la nature et de la destination de l'ouvrage vis-à-vis des objectifs visés.
- Une plus grande fiabilité est nécessaire pour les dispositifs d'isolation et leurs ancrages. Celle-ci doit être obtenue en appliquant un coefficient de majoration γx.
11.3 Critères de conformité
- Pour satisfaire à l'exigence fondamentale à l'état limite ultime, les critères de conformité suivants doivent être respectés :
- Le système d'isolation doit être vérifié à l'état limite ultime en termes de capacité de déplacement et de résistance des unités d'isolation ;
- La superstructure doit demeurer dans le domaine élastique ou avec une ductilité très limitée ;
- L'infrastructure et les fondations doivent demeurer élastiques sous l'effet des forces transmises par le système d'isolation.
- Pour satisfaire à l'exigence de limitation des dommages, les critères suivants doivent être respectés :
- L'intégrité de l'interface d'isolation et le maintien de sa fonctionnalité doivent être assurés ;
- Les déplacements relatifs horizontaux entre étages dans la superstructure doivent être limités conformément aux exigences du § 5.3.
11.4 Dispositions générales de dimensionnement
11.4.1 Système d'isolation
Le système d'isolation doit être conçu et disposé de manière à réduire au minimum les effets de torsion de la structure dans son ensemble. Les unités d'isolation doivent être accessibles pour inspection, entretien et remplacement éventuel.
11.4.2 Espace libre de mouvement
Un espace libre suffisant (joint parasismique) doit être prévu tout autour de la structure isolée pour permettre le déplacement sismique de calcul sans heurter les structures ou obstacles voisins.
11.4.3 Canalisations de services et équipements non structuraux
Toutes les canalisations franchissant l'interface d'isolation (eau, gaz, électricité, assainissement) doivent être munies de raccords flexibles capables d'absorber le déplacement sismique de calcul total de l'interface d'isolation.
11.4.4 Dispositions constructives pour la superstructure
La superstructure doit être conçue comme un ensemble rigide et résistant, reposant sur un diaphragme rigide situé immédiatement au-dessus de l'interface d'isolation pour distribuer uniformément les charges et les forces d'inertie.
11.5 Règles de calcul
11.5.1 Système d'isolation
Le système d'isolation doit être modélisé avec précision en tenant compte de ses caractéristiques force-déplacement non linéaires réelles ou de ses propriétés effectives linéarisées équivalentes.
Un programme d'instrumentation pour le suivi du comportement de l'ouvrage isolé est recommandé pour les ouvrages d'importance stratégique.
11.5.2 Propriétés du système d'isolation
Pour chaque unité d'isolation, les propriétés de rigidité et d'amortissement doivent être établies expérimentalement par des essais normalisés conformément aux normes en vigueur.
11.5.3 Effets de torsion
Les effets de torsion résultant de l'excentricité entre le centre de masse de la superstructure et le centre de rigidité du système d'isolation doivent être systématiquement pris en compte, y compris une excentricité accidentelle minimale.
11.5.4 Mouvement vertical
Le système d'isolation doit avoir une rigidité verticale très élevée par rapport à sa rigidité horizontale afin de prévenir tout mouvement vertical excessif ou effet de basculement non maîtrisé.
11.5.5 Effets des séismes non pris en compte dans le modèle
L'analyse dynamique du système d'isolation et de la structure doit être effectuée séparément, en tenant compte des valeurs limites des paramètres physiques des appuis (température, vieillissement, vitesse de déformation).
11.5.6 Méthodes de calcul
Les méthodes de calcul suivantes peuvent être utilisées pour déterminer la réponse sismique d'une structure isolée à la base :
- Méthode statique équivalente dite simplifiée ;
- Méthode modale simplifiée ;
- Méthode dynamique temporelle par accélérogrammes (analyse pas-à-pas non linéaire).
Méthode statique équivalente dite simplifiée
La méthode statique équivalente dite simplifiée peut être utilisée lorsque le système d'isolation peut être modélisé comme un système à un degré de liberté équivalent dans chaque direction principale horizontale et que les conditions d'application suivantes sont réunies :
- La rigidité effective, Keff, du système d'isolation est déterminée à partir de la courbe force-déplacement pour le déplacement sismique de calcul ddb, en respectant les dispositions de l'alinéa (1) du § 11.5.4.
- La superstructure est suffisamment rigide par rapport au système d'isolation.
La rigidité effective totale du système d'isolation dans une direction horizontale donnée est obtenue par la somme des rigidités effectives individuelles des dispositifs :
La période effective Teff du système isolé est calculée selon l'expression :
où M est la masse totale de la superstructure et du diaphragme d'isolation. Pour le calcul du spectre de réponse au moyen du § 11.5.2, il convient d'effectuer une correction d'amortissement conformément à § 3.3.1, cf. Eqn.(3.9).
L'excentricité naturelle entre le centre de masse de la superstructure et le centre de rigidité du système d'isolation ne doit pas dépasser 7.5 % de la longueur de la superstructure transversalement à la direction horizontale considérée. Ceci est une condition requise pour l'application de la méthode d'analyse linéaire simplifiée.
La méthode simplifiée peut être appliquée à des systèmes d'isolation ayant un comportement linéaire équivalent amorti, s'ils respectent également toutes les conditions suivantes :
- la distance entre le site et la faille potentiellement active la plus proche avec une magnitude Mw ≥ 6.5 est supérieure à 15 km ;
- la plus grande dimension de la superstructure en plan n'est pas supérieure à 50 m ;
- l'infrastructure est suffisamment rigide pour réduire au minimum les effets des déplacements différentiels du sol ;
- tous les dispositifs sont situés au-dessus des éléments de l'infrastructure qui supportent les charges verticales ;
- la période effective Teff respecte la condition suivante :
où Tf est la période fondamentale de la superstructure supposée fixée à sa base (estimée au moyen d'une expression simplifiée).
Dans les bâtiments, outre l'alinéa (3) du présent paragraphe, il convient de respecter toutes les conditions suivantes pour pouvoir utiliser la méthode simplifiée applicable aux systèmes d'isolation ayant un comportement linéaire équivalent amorti :
- il convient que le système de contreventement de la superstructure soit régulièrement et symétriquement disposé le long des deux axes de la structure en plan ;
- il convient que la rotation de balancement à la base de l'infrastructure soit négligeable ;
- il convient que le rapport entre la rigidité verticale et la rigidité horizontale du système d'isolation respecte la condition suivante :
- il convient que la période fondamentale dans la direction verticale, Tv, ne soit pas supérieure à 0.1 s, avec :
Il convient de calculer le déplacement du centre de rigidité dû à l'action sismique dans chaque direction horizontale au moyen de l'expression suivante :
où Se(Teff, ξeff) est l'accélération spectrale définie au § 3.3.1, en tenant compte de la valeur appropriée de l'amortissement effectif ξeff calculé au moyen de l'expression suivante :
Il convient de calculer les forces horizontales appliquées à chaque niveau de la superstructure dans chaque direction horizontale, au moyen de l'expression suivante :
où mj est la masse au niveau j. Le système de forces considéré induit des effets de torsion dus à la combinaison des excentricités naturelles et accidentelles.
Si la condition énoncée concernant la non prise en compte du mouvement de torsion autour de l'axe vertical est respectée, les effets de torsion dans les unités d'isolation individuelles peuvent être pris en compte en amplifiant les effets par un coefficient δi donné (pour l'action dans la direction x) par :
où :
- y est la direction horizontale transversalement à la direction x considérée ;
- (xi, yi) sont les coordonnées de l'unité d'isolation i par rapport au centre de rigidité effectif ;
- etot,y est l'excentricité totale dans la direction y ;
- ry est le rayon de torsion du système d'isolation dans la direction y, donné par l'expression suivante :
où Kxi et Kyi sont, respectivement, les rigidités effectives d'une unité i donnée dans les directions x et y.
Méthode modale simplifiée
- Si le comportement des dispositifs d'isolation peut être considéré comme linéaire équivalent mais que toutes les conditions de la méthode statique équivalente simplifiée ne sont pas remplies, une analyse modale peut être effectuée conformément à § 4.3.
- Si les conditions sont remplies, une analyse modale simplifiée peut être effectuée en prenant en compte les déplacements horizontaux et le mouvement de torsion autour de l'axe vertical et en supposant que les infrastructures et les superstructures ont un comportement rigide. Dans ce cas, il convient de prendre en compte l'excentricité totale (y compris l'excentricité accidentelle selon § 4.3.8) de la masse de la superstructure dans l'analyse.
Méthode dynamique temporelle par accélérogrammes
- La méthode dynamique temporelle par accélérogrammes est par ailleurs la seule appliquée pour les structures isolées avec des dissipateurs visqueux. Cette analyse dynamique pas-à-pas est réalisée en utilisant des accélérogrammes, reflétant les conditions de site d'implantation de l'ouvrage et calés à l'accélération maximale probable pouvant survenir au cours de sa durée de vie.
- Si un modèle linéaire équivalent ne peut pas être utilisé pour les isolateurs, une analyse temporelle non linéaire est nécessaire. Seules les unités d'isolation seront modélisées comme non linéaires.
- Il est fortement recommandé d'employer une analyse temporelle quand le taux d'amortissement relatif à la dissipation est supérieur à 15%.
- Les modèles de comportement linéaires et non linéaires sont spécifiés dans l'annexe G.
11.6 Vérification de la sécurité à l'état limite ultime
- L'infrastructure doit être vérifiée sous l'effet des forces d'inertie, auxquelles elle est directement soumise, ainsi qu'aux forces et aux moments qui lui sont transmis par le système d'isolation.
- L'état limite ultime de l'infrastructure et de la superstructure doit être vérifié en utilisant les valeurs des coefficients partiels de sécurité définies dans les articles correspondants du présent document technique réglementaire.
- Dans les bâtiments, les vérifications de sécurité concernant l'équilibre et la résistance dans l'infrastructure et la superstructure doivent être effectuées conformément au Chapitre V.
- En fonction du type de dispositif considéré, il convient d'évaluer la résistance des unités d'isolation, à l'état limite ultime, en termes de :
- forces, en prenant en compte les forces verticales et horizontales maximales possibles dans la situation sismique de calcul, y compris les effets de renversement ;
- déplacement relatif horizontal total entre les faces inférieure et supérieure de l'unité. Il convient que le déplacement horizontal total inclue la distorsion due à l'action sismique de calcul et les effets de retrait, de fluage et de température.
ANNEXES
DOCUMENTS TECHNIQUES & COMPLÉMENTS
Sommaire des Annexes
- Annexe A : Zonage Sismique : Wilayas & Communes p. 183
- Annexe B : Recommandations : Études Géotechniques p. 193
- Annexe C : Facteurs d'Amplification Topographique p. 195
- Annexe D : Dispositions : Voiles de Grande Dimension p. 197
- Annexe E : Constructions en Profilés Formés à Froid (PAF) p. 199
- Annexe F : Constructions en Bois p. 203
- Annexe G : Dispositifs d'Isolation & Comportement p. 209
- Annexe H : Liste des Séismes Notables (depuis 1365 à nos jours) p. 213
- Annexe I : Actions Sismiques & Périodes de Retour p. 219
- Annexe J : Introduction au Calcul Capacitaire (Pushover) p. 223
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ANNEXE A : ZONAGE SISMIQUE : WILAYAS & COMMUNES
Cette annexe traite de la classification sismique des wilayas et communes d'Algérie en 7 zones de sismicité croissante : Zone 0 (négligeable), Zone I (faible), Zone II (moyenne-faible), Zone III (moyenne), Zone IV (élevée), Zone V (forte), Zone VI (très forte).
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 1 | ADRAR (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 2 | WILAYA DE CHLEF | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Beni Bouattab, Taougrite, El Marsa, Dahra, Ouled Ben Abdelkader, Mous- sadek, Talassa, El Hadjadj, Sidi Abderrahmane |
Zone V |
| 3 | WILAYA DE LAGHOUAT | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone II |
| • | Groupe de communes B : Hassi Delaa |
Zone I |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 4 | WILAYA DE OUM EL BOUAGHI | |
| • | Groupe de communes A : Sigus, El Amiria, Ouled Gacem, Ain M’lila, Bir Chouhada, Souk Naamane, Ouled Hamla, Ksar Sbahi, Aïn Babouche, Aïn Diss |
Zone IV |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et C |
Zone III |
| • | Groupe de communes C : Oued Nini, Dhalaa, El Djazia, Meskiana, El Belala |
Zone II |
| 5 | WILAYA DE BATNA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : Abdelkader Azil, M’Doukel, Bitam, Arris, Inoughissen, Ichemoul, Foum Toub, Ouled Fadel |
Zone II |
| 6 | WILAYA DE BEJAÏA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Toudja, Adekar, Taourirt Ighil, El Kseur, Fenaia Ilmaten, Thinabdher, Tifra, Akfadou, Chemini, Tibane, Souk Oufella, Ouzellaguen, Boudjellil, Ighil Ali, Beni Ksila |
Zone V |
| 7 | WILAYA DE BISKRA | |
| • | Groupe de communes A : M’Ziraa, Zeribet El Oued, Khenguet Sidi Nadji, Aïn Zaatout, Branis, Chetma, Djemorah, El Kantara, El Outaya, M’Chouneche |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone II |
| 8 | BECHAR (Toutes les communes) | Zone I |
| 9 | BLIDA (Toutes les communes) | Zone VI |
| 10 | WILAYA DE BOUIRA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Taguedit, Mezdour, Hadjera Zergua, Dirah, Mamora, Ridane, Bordj Oukhris, El Hakimia |
Zone IV |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 11 | TAMANRASSET (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 12 | WILAYA DE TEBESSA | |
| • | Groupe de communes A : Bir El Ater, Ferkane, Negrine, Stah Guentis, Tlidjene, El Meridj, Ouenza, El Aouinet, Boukhadra |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone II |
| 13 | WILAYA DE TLEMCEN | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B et C |
Zone IV |
| • | Groupe de communes B : Tlemcen, Mansourah, Aïn Fezza, Aïn Ghoraba, Terny Beni Hediel, Sabra, Bouhlou, Beni Mester, Ain Nahala, Sidi Abdelli, Hennaya, Chetouane, Amieur, Sidi Medjahed, Beni Bahdel, Azails, Beni Boussaid, Beni Snous |
Zone III |
| • | Groupe de communes C : Aïn Tallout, Beni Semiel, Oued Lakhdar, Sebdou, Sidi Djillali, El Bouihi, El Gor, El Aricha, Ouled Mimoun |
Zone II |
| 14 | WILAYA DE TIARET | |
| • | Groupe de communes A : Sebt, Tidda, Sidi Ali Mellal, Rahouia, Meghila |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : Aïn Zarit, Aïn Bouchekif, Aïn El Hadid, Bougara, Dahmouni, Frenda, Hamadia, Mahdia, Mechraa Safa, Medroussa, Mellakou, Sebaïne, Sidi Bakhti, Tagdemt, Takhemaret, Tiaret, Rechaiga, Si Abdelghani, Nadorah, Sidi Hosni, Djillali Ben Amar, Oued Lilli, Guertoufa |
Zone II |
| • | Groupe de communes C : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et B |
Zone I |
| 15 | WILAYA DE TIZI OUZOU | |
| • | Groupe de communes A : Illilten, Iloula Oumalou, Iferhounene, Imsouhal, Bouzguen, Beni Ziki, Idjer, Abi Youcef, Akbil, Yatafene, Iboudraren, Ouacif, Aït Boumahdi, Boghni, Bounouh, Frikat, Draâ El Mizan, Tizi Ghenif, Mkira, Ait Yahia, Ifigha, Soua- maâ, Tadmaït, Aïn El ammam, Beni Yenni, Aït Toudert, Agouni Gueghrane, Ouadhia, Aït Bouadou, Tizi N’Tleta, Assi Youcef, Ait Yahia Moussa, Ain Zaouia, Mechtras |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone IV |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 16 | ALGER (Toutes les communes) | Zone VI |
| 17 | WILAYA DE DJELFA | |
| • | Groupe de communes A : Birin, Ain Feka |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et C |
Zone II |
| • | Groupe de communes C : Guettara, Oum Laadham, Sed Rahal |
Zone I |
| 18 | WILAYA DE JIJEL | |
| • | Groupe de communes A : Erraguene, El Aouana, Ziama Mansouriah, Selma Ben Ziada, Jijel, Kaous |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et C |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Djemaa Beni Habibi, El Ancer, El Milia, Kheïri Oued Adjoul, Sidi Abdelaziz |
Zone IV |
| 19 | WILAYA DE SETIF | |
| • | Groupe de communes A : Babor, Oued El Bared, Tizi N’Bechar, Tala Ifacene, Aït Tizi, Aït Nawal M’zada, Bousselam, Beni Mouhli, Beni Chebana, Beni Ouartilane, Bouan- das |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Aïn Sebt, Beni Aziz, Serdj El Ghoul, Aïn Abessa, Aïn El Kebira, Amoucha, Aïn Roua, El Ouricia, Beni Fouda, Maaouia, Ouled Addouane, Dehamcha, Djemila, Maoklane, Aïn Legradj, Guenzet, Harbil, Hammam Guergour, Bougaa,Draa Kebila |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et B |
Zone IV |
| 20 | WILAYA DE SAÏDA | |
| • | Groupe de communes A : Saïda, Aïn Soltane, Doui Thabet, Ouled Brahim, Ouled Khaled, Youb, Hounet, Sidi Boubekeur, Sidi Amar |
Zone II |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone I |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 21 | WILAYA DE SKIKDA | |
| • | Groupe de communes A : Ain Bouziane, Beni Oulbane, El Ghedir, El Harrouch, Emdjez Edchich, Es Sebt, Ouled Hbaba, Oum Toub, Salah Bouchaour, Sidi Mezghiche, Zerdaza, Aïn Charchar, Bekkouche Lakhdar, Azzaba, Ramdane Djamel |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone IV |
| 22 | WILAYA DE SIDI BEL ABBES | |
| • | Groupe de communes A : Aïn Adden, Aïn El Berd, Aïn Thrid, Boudjebaa El Bordj, Makedra, Sehala Thaoura, Sfisef, Sidi Daho De Zairs, Sidi Hamadouche, Tessala |
Zone IV |
| • | Groupe de communes B : Sidi Bel Abbès, Aïn Kada, Hassi Zahana, Lamtar, M’Cid, Mostefa Ben Brahim, Sidi Ali Boussidi, Sidi Brahim, Sidi Khaled, Sidi Lahcene, Sidi Yacoub, Tilmouni, Zerouala |
Zone III |
| • | Groupe de communes C : Aïn Tindamine, Benachiba Chelia, Chettouane Belaila, El Haçaiba, Merine, Mezaourou, Moulay Slissen, Sidi Ali Benyoub, Teghalimet, Telagh, Tabia, Belarbi, Boukhanafis, Oued Sefioun, Amarnas, Hassi Dahou, Ténira, Ben Badis, Badredine El Mokrani |
Zone II |
| • | Groupe de communes D : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A, B et C |
Zone I |
| 23 | ANNABA (Toutes les communes) | Zone IV |
| 24 | GUELMA (Toutes les communes) | Zone V |
| 25 | CONSTANTINE (Toutes les communes) | Zone V |
| 26 | WILAYA DE MEDEA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B, C et D |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Ouled Hellal, Ouled Antar, Boghar, Moudjbar, Seghouane, Aïn Ouksir, Chelalat El Adhoura, Tafraout, Sidi Ziane, Rebaia, Kef Lakhdar, Tlatet Eddouair, Cheniguel |
Zone IV |
| • | Groupe de communes C : Aziz, Derrag, Oum El Djalil, Ksar El Boukhari, Saneg, Mefatha, Aïn Boucif, Sidi Damed, El Aouinet, Ouled Maaref |
Zone III |
| • | Groupe de communes D : Chahbounia, Bouaiche, Boughezoul |
Zone II |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 27 | WILAYA DE MOSTAGANEM | |
| • | Groupe de communes A : Bouguirat, Oued El Kheir, Ouled Maaleh, Safsaf, Sidi Ali, Souaflia, Sour |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone V |
| 28 | WILAYA DE M’SILA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B et C |
Zone IV |
| • | Groupe de communes B : Aïn Khadra, Benzouh, Berhoum, Chellal, Dehahna, Magra, Ouled Addi Guebala, Ouled Derradj, Ouled Madhi, Souamaa, Belaiba, Khoubana, M’Cif, Maarif, Ouled Sidi Brahim, Sidi Ameur |
Zone III |
| • | Groupe de communes C : Bou Saâda, El Houamed, Tamsa, Slim, Bir Fodda, Sidi M’hamed, Aïn Fares, Mohamed Boudiaf, Aïn El Melh, Ouled Slimane, Zerzour, Ben Srour, Djebel Messaad, El Hamel, Medjedel, Ouled Atia, Oultem, Aïn Errich |
Zone II |
| 29 | WILAYA DE MASCARA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B, C et D |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Sidi Kada, Sidi Boussaid, Sidi Abdeldjebar, Bouhanifia, El Gaada, Zahana, Chorfa, Froha, Matemor, Tizi |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Oued El Abtal, Hachem, Zelmata, Guerdjoum, Ain Fekan, Ghriss, Aïn Fras, Makdha, Nesmoth |
Zone IV |
| • | Groupe de communes D : Ain Ferah, Gharrous, Aouf, Beniane, Oued Taria |
Zone III |
| 30 | OUARGLA (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 31 | WILAYA DE ORAN | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Tafraoui |
Zone V |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 32 | WILAYA DE EL BAYADH | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone II |
| • | Groupe de communes B : Bougtob, Cheguig, El Kheiter, Rogassa |
Zone I |
| 33 | ILLIZI (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 34 | WILAYA DE BORDJ BOU ARRERIDJ | |
| • | Groupe de communes A : Tafreg, Djaafra, Tassamert, Ouled Sidi Brahim, El Main |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone IV |
| 35 | WILAYA DE BOUMERDES | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B et C |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Chaabet El Ameur, Leghata, Timezrit, Isser, Bordj Menaiel, Djenet, Naciria, Ouled Aissa |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Sidi Daoud, Ben Choud, Dellys, Afir, Baghlia, Taourga |
Zone IV |
| 36 | WILAYA DE EL TARF | |
| • | Groupe de communes A : Asfour, Chihani, Hammam Beni Salah, Drean |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes A |
Zone IV |
| 37 | TINDOUF (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 38 | WILAYA DE TISSEMSILT | |
| • | Groupe de communes A : Boucaïd, Larbaâ, Lazharia, Melaab |
Zone IV |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et C |
Zone III |
| • | Groupe de communes C : Khemisti, Laayoune, Tissemsilt, Ammari, Maacem |
Zone II |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 39 | WILAYA DE EL OUED | |
| • | Groupe de communes A : Guemar, Sidi Aoun, Magrane, Hassi Khelifa, Beni Guecha, Hamraia |
Zone II |
| • | Groupe de communes B : El Oued, Kouinine, Ourmes, Taghzout, Bayadha, Hassani Abdelkrim, De- bila, Reguiba, Trifaoui, Taleb Larbi, Nekhla, Mih Ouensa, El Ogla, Robbah, Oued Allenda |
Zone I |
| • | Groupe de communes C : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et B |
Zone 0 |
| 40 | WILAYA DE KHENCHELA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone III |
| • | Groupe de communes B : M’Sara, Aïn Touila, Baghaï, Bouhmama, Chélia, El Hamma, El Mahmal, Ensigha, Kais, Khenchela, M’Toussa, Ouled Rechache, Tamza, Taouzient, Yabous, Remila |
Zone II |
| 41 | WILAYA DE SOUK AHRAS | |
| • | Groupe de communes A : Hanancha, Mechroha |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes A et C |
Zone IV |
| • | Groupe de communes C : Bir Bouhouche, Oum El Adhaim, Oued Kebrit, Safel El Ouiden, Terraguelt |
Zone III |
| 42 | TIPAZA (Toutes les communes) | Zone VI |
| 43 | WILAYA DE MILA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Tadjenanet, Ouled Khellouf, M’Chira |
Zone IV |
| Code | Wilayas ou Communes | Zone Sismique |
|---|---|---|
| 44 | WILAYA DE AÏN DEFLA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B et C |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Djelida, El Maine, Zeddine, Bourached, Oued Djemaa, Aïn Lachiakh, Dje- maa Ouled Cheikh, Birbouche, Oued Chorfa, Bordj Emir Khaled, Aïn Soltane, Bir Ouled Khelifa |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Tarik Ibn Ziad, El Hassania, Bathia, Belaas |
Zone IV |
| 45 | WILAYA DE NAAMA | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone II |
| • | Groupe de communes B : El Biod, Kasdir, Makman Ben Ammar |
Zone I |
| 46 | WILAYA DE AIN TEMOUCHENT | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant au groupe de communes B |
Zone V |
| • | Groupe de communes B : Aghlal, Aoubellil, Hassasna, Oued Berkeche |
Zone IV |
| 47 | GHARDAÏA (Toutes les communes) | Zone I |
| 48 | WILAYA DE RELIZANE | |
| • | Groupe de communes A : Toutes les communes autres que celles figurant aux groupes de communes B et C |
Zone VI |
| • | Groupe de communes B : Ouled Yaich, Zemmora, Sidi M’Hamed Benaouda, Dar Ben Abdellah, Souk El Had, Ammi Moussa |
Zone V |
| • | Groupe de communes C : Aïn Tarek, El Hassi, Had Echkalla, Mendes, Oued Essalem, Ramka, Sidi Lazreg |
Zone IV |
| 49 | TIMIMOUN (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 50 | BORJ BADJI MOKHTAR (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 51 | OULED DJELLAL (Toutes les communes) | Zone II |
| 52 | BENI ABBES (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 53 | IN SALAH (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 54 | IN GUEZZAM (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 55 | TOUGGOURT (Toutes les communes) | Zone I |
| 56 | DJANET (Toutes les communes) | Zone 0 |
| 57 | EL M’GHAIR (Toutes les communes) | Zone I |
| 58 | EL MENIAA (Toutes les communes) | Zone 0 |
[Page laissée intentionnellement blanche dans le document officiel]
ANNEXE B : RECOMMANDATIONS SUR LES RECONNAISSANCES ET ÉTUDES GÉOTECHNIQUES
Cette annexe traite des recommandations relatives aux reconnaissances et études géotechniques nécessaires pour la conception et le dimensionnement parasismique des fondations et ouvrages de soutènement.
B.1 Objectifs de l'étude géotechnique
L'étude de sol a pour objectif l'identification, aussi précise que possible, de la stratigraphie des formations de surface et de subsurface, la détermination des caractéristiques physico-mécaniques des sols de fondation, et l'évaluation du potentiel de liquéfaction ou d'instabilité de pente sous sollicitation sismique.
Le programme de reconnaissance doit comporter des sondages carottés, des essais in situ (SPT, CPT, pressiomètre, dilatomètre) et des mesures géophysiques (Cross-hole, Down-hole, MASW) pour déterminer le profil de vitesse des ondes de cisaillement Vs,30 requis pour la classification du site selon le Chapitre 3.
B.2 Implantation et profondeur des sondages
L'implantation des points de sondage doit couvrir l'ensemble de l'emprise des structures projetées. La profondeur minimale des reconnaissances doit atteindre au moins le substratum résistant ou une profondeur égale à au moins deux fois la plus grande dimension de la fondation (ou de l'ordre de 1.5 à 2 fois la largeur de la semelle / du radier).
B.3 Espacements et nombre minimal de sondages
Les espacements entre sondages doivent permettre de détecter les hétérogénéités lithologiques et les discontinuités géologiques majeures sous l'ouvrage :
- Pour les bâtiments courants de moyenne dimension : un sondage tous les 20 à 30 m d'intervalle, avec un minimum de 3 points par bâtiment individuel ;
- Pour les ouvrages de grande emprise ou sur sites complexes : une maille resserrée de 15 à 20 m avec profils sismiques continus ;
- Pour les ouvrages linéaires et remblais : un sondage tous les 50 à 100 m le long du tracé.
B.4 Contenu du rapport géotechnique
Le rapport de synthèse géotechnique doit obligatoirement fournir :
- La coupe lithologique détaillée avec la position de la nappe phréatique ;
- La classe du site d'implantation conformément au Tableau 3.1 du RPA 2024 (SA, SB, SC, SD, SE, S1, S2) ;
- Les paramètres de calcul des fondations : contrainte admissible sous combinaisons sismiques, coefficients de réaction de sol Kh et Kv, et tassements admissibles ;
- L'évaluation explicite du risque de liquéfaction des sables et limons sous nappe, avec calcul du facteur de sécurité FL.
ANNEXE C : FACTEURS D'AMPLIFICATION TOPOGRAPHIQUE
Cette annexe traite des facteurs d'amplification topographique pour des configurations simplifiées de pentes et de crêtes.
C.1 Généralités et coefficients d'amplification ST
Pour les constructions situées à proximité du bord supérieur d'une pente ou au sommet d'une crête, l'action sismique de calcul doit être amplifiée par un facteur topographique ST ≥ 1.0 appliqué au spectre de réponse élastique.
| Configuration Topographique | Hauteur de la pente H | Angle d'inclinaison i | Facteur ST |
|---|---|---|---|
| Pente isolée | H > 30 m | 15° ≤ i ≤ 30° | 1.2 |
| Pente isolée raide | H > 30 m | i > 30° | 1.4 |
| Crête ou crête à deux faces | H > 30 m | 15° ≤ i ≤ 30° | 1.2 |
| Crête étroite raide | H > 30 m | i > 30° | 1.4 |
Table C.1 : Facteurs d'amplification topographique ST.
C.2 Configurations géométriques et zones d'influence
Figure C.1 : Pente isolée (H > 30 m, 15° ≤ i ≤ 30°)
Figure C.2 : Pente isolée raide (H > 30 m, i > 30°)
Figure C.3 : Crête à deux faces (H > 30 m, 15° ≤ i ≤ 30°)
Figure C.4 : Crête à deux faces (H > 30 m, i > 30°)
L'amplification topographique s'applique dans une bande de largeur égale à H/3 à partir de la crête vers le plateau supérieur.
ANNEXE D : DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES MINIMALES DES VOILES DE GRANDE DIMENSION
Cette annexe traite des dispositions constructives minimales des voiles de grandes dimensions, en béton peu armé.
D.1 Dimensions minimales
L'épaisseur minimale de l'âme bw doit satisfaire à :
où he est la hauteur libre d'étage (en m).
Figure D.1 : Dimensions du voile peu armé
D.2 Chaînages minimaux en zone critique
- Chaînages Verticaux :
- Aciers HA 12 continus sur toute la hauteur d'étage ;
D.2 Chaînages minimaux selon le type de zone : zone critique ou zone courante
Les chaînages minimaux diffèrent selon le type de zone. Chaque étage correspond soit à une zone critique, soit à une zone courante (cf. Figure (D.2)) :
- soit une zone critique : c'est la zone qui correspond à toute la hauteur de l'étage pour les deux premiers niveaux au-dessus du niveau de base (ou un niveau si le bâtiment ne comporte que 2 niveaux).
- soit une zone courante : ce sont tous les étages situés au-dessus de la zone critique.
D.2.1 Chaînages minimaux en zone critique
-
Chaînages Verticaux :
- 4 HA 12 continus sur toute la hauteur d'étage ;
- Cadres HA 6 espacés d'au plus 10 cm.
-
Chaînages des linteaux :
- 2 HA 10 ancrés d'au moins 50 Φl.
-
Chaînages Horizontaux :
- Chaînage périphérique continu d'au moins 3 cm² de section ;
- Chaînage au croisement de chaque élément de contreventement avec le plancher d'au moins 1.5 cm².
D.2.2 Chaînages minimaux en zone courante
-
Chaînages Verticaux :
- 4 HA 10 continus sur toute la hauteur d'étage ;
- Cadres HA 6 espacés d'au plus 10 cm.
-
Chaînages des linteaux :
- 2 HA 10 ancrés d'au moins 50 Φl.
-
Chaînages Horizontaux :
- Chaînage périphérique continu d'au moins 3 cm² de section ;
- Chaînage au croisement de chaque élément de contreventement avec le plancher d'au moins 1.5 cm².
ANNEXE E : CONSTRUCTIONS EN PROFILÉS FORMÉS À FROID (PAF)
Cette annexe traite des constructions en Profilés formés à froid (PAF).
E.1 Conditions et domaine d'application
Les matériaux et les produits formés à froid, employés dans ces constructions, doivent être conformes aux prescriptions techniques y afférentes. La conception, le dimensionnement ainsi que l'exécution de ces constructions doivent être menés conformément aux règlements techniques en la matière.
Il faut noter que la ductilité et la capacité de dissipation d'énergie des éléments en profilés formés à froid (PAF) sont négligeables. En conséquence, les considérations de sécurité, particulièrement sous l'action d'un séisme majeur, doivent en tenir compte.
Dans ce type de structures, les éléments résistants sont des profilés minces en acier formés à froid. La stabilité latérale est assurée par un système de contreventement constitué d'un cadre avec plusieurs montants et traverses sur lequel une plaque en acier, ou en bois, est fixée par des vis ou des rivets sur une ou les deux faces, ou par des diagonales.
E.1.1 Principes généraux
La conception et le dimensionnement des éléments de la structure doivent respecter les règles de calcul spécifiques aux profilés laminés à froid ainsi que les dispositions énoncées ci-après.
Le calcul de structure, sous l'effet des forces latérales, est effectué sous l'hypothèse que le plancher est conçu comme un diaphragme rigide ou semi-rigide, apte à transmettre toute la force latérale aux contreventements.
E.1.2 Sections transversales
L'épaisseur de la plaque d'acier utilisée pour former les profilés est comprise généralement entre 0.4 mm et 6.35 mm. Les dimensions minimales des profilés sont comme suit :
- Les montants doivent être au minimum de 40 mm par 80 mm avec raidisseur ;
- Les traverses doivent être au minimum de 30 mm par 80 mm ;
- L'espacement maximum des montants est de 600 mm.
E.1.3 Boulonnerie - visserie
Les vis utilisées pour l'assemblage doivent être « auto-perceuses » et de longueur suffisante pour assurer la pénétration dans les montants par au moins deux filets :
- 2 mm ≤ diamètre de vis ≤ 6.35 mm ;
- Distance minimale centre à centre des vis : 3d ;
- Distance minimale centre de vis au bord de la tôle : 1.5d.
E.1.4 Dispositions des panneaux
- La largeur minimale d'un panneau est de 305 mm ;
- Toutes les extrémités du panneau doivent être entièrement bloquées ;
- Les montants d'extrémités doivent être au minimum doublés (dos-à-dos) ;
- Le rapport hauteur/largeur ne doit pas dépasser 2:1.
E.1.5 Dispositions particulières pour les zones sismiques IV, V et VI
En zones sismiques IV, V et VI, les contreventements doivent respecter les conditions supplémentaires suivantes :
- Les membres d'extrémités doivent être conçus pour transmettre les efforts axiaux induits ;
- Les assemblages des diagonales doivent être conçus pour résister aux efforts maximaux de traction ;
- Les éléments verticaux et diagonaux doivent être suffisamment ancrés pour éviter le soulèvement de la traverse inférieure ;
- Les semelles des montants doivent être raidies pour éviter la torsion latérale ;
- Des dispositions doivent être prises pour assurer une précontrainte dans les diagonales pour qu'elles restent tendues.
E.1.6 Types de contreventement
- Systèmes de contreventement en panneaux : constitué de panneaux avec plaques en tôles d'acier ou en bois structural. Coefficient de comportement fourni au Tableau (3.17).
- Système de contreventement en diagonales tendues : stabilité et résistance assurées par des diagonales travaillant en traction uniquement. Coefficient de comportement R = 1.5.
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ANNEXE F : CONSTRUCTIONS EN BOIS
Cette annexe traite des règles de conception et de dimensionnement des constructions à structure en bois en zone sismique.
F.1 Conditions et domaine d'application
La présente annexe s'applique aux bâtiments dont la structure résistante principale est constituée d'éléments en bois massif, en bois lamellé-collé ou en panneaux dérivés du bois. Les règles s'appliquent aux constructions courantes d'habitations, de bureaux et d'équipements recevant du public.
Les structures en bois doivent être conçues selon les principes de conception parasismique énoncés au Chapitre 2 : régularité en plan et en élévation, simplicité des cheminements d'efforts, continuité mécanique des diaphragmes et ancrage rigide dans les fondations.
F.2 Matériaux et assemblages
Les éléments structuraux doivent respecter les classes de résistance normalisées pour le bois de structure. Les assemblages constituent les zones préférentielles de dissipation d'énergie sismique :
- Les assemblages à broches, boulons ou pointes doivent présenter un comportement ductile avant rupture par fendage du bois ;
- Les assemblages collés ne doivent pas être considérés comme dissipatifs et doivent être dimensionnés pour demeurer élastiques ;
- L'utilisation de connecteurs métalliques certifiés avec clouage ou vissage systématique est requise.
F.3 Conception générale
La structure doit comporter un réseau tridimensionnel d'éléments verticaux (murs à ossature bois ou portiques) et horizontaux (diaphragmes de plancher et de toiture) convenablement liaisonnés pour assurer la transmission des forces d'inertie jusqu'aux fondations.
F.3.1 Principe de dimensionnement
Le dimensionnement de la structure est effectué selon l'approche de la capacité : les éléments non dissipatifs (poutres, poteaux, panneaux de voilement) sont surdimensionnés par rapport aux zones dissipatives (assemblages mécaniques ductiles) afin d'éviter tout mécanisme de ruine fragile prématuré.
F.4 Coefficient de comportement R
Les valeurs du coefficient de comportement R pour les différents types de structures en bois sont définies ci-après :
| Système structural en bois | Classe de ductilité | Coefficient R |
|---|---|---|
| Structures à faible capacité de dissipation (assemblages peu ductiles) | DCL (Faible) | 1.5 |
| Murs à ossature bois avec panneaux dérivés du bois cloués | DCM (Moyenne) | 3.0 |
| Portiques ou arcs avec assemblages mécaniques ductiles | DCM (Moyenne) | 2.5 |
| Systèmes hyperstatiques à contreventement multiple et connecteurs spéciaux | DCH (Élevée) | 4.0 |
Pour l'application du coefficient R :
- Les panneaux de particules doivent avoir une épaisseur d'au moins 12 mm et présenter une densité minimale certifiée ;
- Les panneaux de contreplaqué doivent comporter au minimum 5 plis avec une épaisseur minimale de 9 mm ;
- Les panneaux OSB (Oriented Strand Board) doivent être de type OSB/3 ou OSB/4 d'épaisseur minimale 12 mm.
F.5 Dispositions constructives et diaphragmes
Les planchers et toitures en bois doivent fonctionner comme des diaphragmes rigides dans leur plan pour répartir les charges horizontales entre les éléments de contreventement verticaux :
- Le clouage périphérique des panneaux sur les solives doit être resserré (espacement maximal de 100 à 150 mm) ;
- Les joints entre panneaux doivent être alternés (disposition à joints décalés ou en quinconce) ;
- Des membrures de rive continues (tirants périphériques) doivent ceinturer chaque plancher pour reprendre les moments de flexion d'ensemble ;
- Les appuis des solives sur les murs porteurs doivent être solidement ancrés contre le soulèvement et le glissement sismique.
Où :
- Vi désigne l'effort tranchant équilibré par un système de contreventement,
- Ri est le coefficient de comportement qui lui correspond.
Lorsque le contreventement entre deux niveaux consécutifs est constitué par des systèmes de matériaux différents (cf. Figure (F.2)), le coefficient de comportement R à considérer pour l'ensemble de la structure est le plus petit des coefficients de comportement.
F.5 Coefficient d'amortissement
Les valeurs des coefficients d'amortissement, selon le type de contreventement, sont données comme suit :
- 7% - 10% pour une structure en bois, avec contreventement équivalent à une ossature
- 15% pour une structure en bois, avec contreventement équivalent à des voiles
F.6 Analyse de la structure
L'analyse des structures en bois sous action sismique peut être effectuée au moyen des méthodes suivantes :
- Méthode statique équivalente : applicable si la structure satisfait aux critères de régularité du Chapitre 4 et si la période fondamentale T ≤ 2.0 s ;
- Méthode modale spectrale : obligatoire pour les structures irrégulières ou complexes à plusieurs niveaux.
Dans l'évaluation de la rigidité latérale des murs à ossature bois, il convient de cumuler les déformations de flexion du panneau, de cisaillement du voilement, de glissement des fixations et de soulèvement des montants d'extrémité :
Lorsque les plaques sont disposées en quinconce, un coefficient de majoration de 1.5 pour la rigidité équivalente peut être pris en compte.
F.7 Justification de la sécurité
- Résistance des assemblages : Tous les connecteurs et organes d'assemblage doivent vérifier : $$E_d \le R_d$$ où Rd est la valeur de calcul de la capacité portante de l'assemblage calculée selon les normes bois en vigueur avec le coefficient partiel γM.
- Stabilité au renversement : Les efforts d'arrachement aux extrémités des murs de refend doivent être équilibrés par des tirants d'ancrage (hold-downs) scellés dans le béton des fondations.
- Limitation des déformations : Le déplacement relatif entre étages Δ ne doit pas dépasser 0.015 h (1.5% de la hauteur d'étage) pour préserver l'intégrité des éléments non structuraux et des réseaux.
ANNEXE G : DISPOSITIFS D'ISOLATION ET LOIS DE COMPORTEMENT
Cette annexe informative traite des lois de comportement mécaniques des principaux dispositifs ou unités d'isolation sismique à la base.
G.1 Notations et définitions
- ddc : Déplacement sismique de calcul au centre de rigidité de l'interface d'isolation ;
- ddb : Déplacement sismique total de calcul d'un dispositif isolateur individuel ;
- Keff : Rigidité horizontale effective d'un appui pour le déplacement ddb ;
- Kv : Rigidité verticale de l'appui ;
- ξeff : Amortissement équivalent de l'appui à la déformation maximale de calcul ;
- F0 / Qd : Force caractéristique ou force plastique seuil (force d'écoulement du plomb).
G.2 Dispositifs à comportement linéaire équivalent (Appuis élastomères)
Pour un appui en élastomère fretté sans plomb (LDRB - Low Damping Rubber Bearing ou HDRB - High Damping Rubber Bearing), la loi de comportement est modélisée par une relation linéaire élastique équivalente :
avec la rigidité effective Keff donnée par :
où G est le module de cisaillement dynamique du caoutchouc, A la section en plan et te l'épaisseur totale nette de caoutchouc élastomère.
La loi de comportement est de type linéaire :
avec : $K_n = \frac{G \cdot A}{h}$
où :
- G : Module de cisaillement du néoprène
- A : Aire de l'unité d'isolation
- h : Hauteur totale de couches frettées
- Kn : Rigidité de l'unité d'isolation en néoprène fretté
b) Unité d'isolation en néoprène fretté à fort taux d'amortissement
La loi de comportement est de type linéaire :
avec :
- C : Coefficient d'amortissement de l'unité d'isolation
- v : Vitesse horizontale d'une unité d'isolation
G.2 Les dispositifs à comportement non-linéaire
Ces dispositifs sont destinés à dissiper l'énergie sismique.
a) Le comportement du dispositif est une combinaison d'un comportement élastique du néoprène avec ses frettes et un comportement élasto-plastique...
- Ke = Kn + Kpe
- Kpp représente la rigidité post-élastique au cisaillement
b) Dispositif à frictions (système pendulaire glissant)
L'appui combine deux mouvements, vertical et horizontal par le glissement de la surface sphérique qui permet de générer une force de rappel pour ramener la structure à sa position initiale à la fin du mouvement sismique.
avec :
- Nsd : Effort vertical transmis par l'appui
- μd : Coefficient de frottement dynamique
- Rd : Rayon de courbure de la surface sphérique
Le rayon des surfaces sphériques conditionne la rigidité de rappel. Pour des surfaces planes, la loi de comportement devient :
c) Dispositifs dissipateurs d'énergie à base de fluide visqueux (Amortisseurs)
Ils comportent les dissipateurs à base de fluide visqueux compressible ou non compressible. La loi de comportement est de type :
où : α, exposant de la vitesse, dépend principalement de la nature et des caractéristiques mécaniques du fluide.
d) Dispositifs dissipateurs d'énergie précontraints (Amortisseurs-Ressort-Précontraint)
avec :
- F0 : Force précontrainte correspondant à la pression du fluide, P0, préalablement créée dans le réservoir
- Kd : Rigidité du ressort équivalent à la compressibilité du fluide.
La précontrainte permet d'immobiliser le mouvement du système pour les actions à faibles intensités (vents, séismes faibles à modérés). Cette fonction permet aussi le recentrage du système sur sa position d'équilibre à la fin du mouvement sismique.
ANNEXE H : LISTE DES SÉISMES NOTABLES (DEPUIS 1365 À NOS JOURS)
Cette annexe liste les séismes majeurs, destructeurs ou fortement ressentis en Algérie depuis l'an 1365 jusqu'aux événements récents, servant de base empirique à l'évaluation de l'aléa sismique national.
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1365 | 1 | 3 | X | Alger | Alger totalement détruite, 100 répliques pen- dant la nuit, une partie d’Alger fut inondée par un tsunami. | |
| 1673 | 3 | 10 | VIII Alger | 1716 | 2 | 3 IX Alger De nombreux dégâts, 20000 victimes |
| 1722 | 11 | 29 | VII | Alger | ||
| 1790 | 10 | 9 | X | Oran | 3000 victimes | |
| 1807 | 11 | 18 | VII | Alger | ||
| 1819 | 3 | 0 | VIII Mascara | De nombreuses victimes. | ||
| 1825 | 3 | 2 | IX | Blida | 7000 morts à Blida et dans la région | |
| 1839 | 4 | 14 | VII | Alger | ||
| 1842 | 12 | 4 | VIII Alger | 1850 | 2 | 9 VII Zemmoura-Guenzet |
| 1851 | 11 | 22 | VII | Mascara | ||
| 1854 | 5 | 15 | VII | Blida | ||
| 1856 | 8 | 22 | 6.6 | IX | Jijel - Béjaia | |
| 1858 | 3 | 9 | 6.5 | IX | Kherba (Médéa) | |
| 1860 | 9 | 22 | VIII Tipaza | 1860 | 9 | 27 VII Akbou - Tazmalt |
| 1861 | 3 | 29 | VII | Blida | ||
| 1861 | 7 | 26 | VII | Oran | ||
| 1867 | 1 | 2 | VIII Mouzaia | 100 morts environ. | Table H.1: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1869 | 11 | 16 | VIII- | IX | Biskra | Plus de 30 morts et de nombreux blessés. Plus de 200 maisons détruites. |
| 1872 | 7 | 29 | VII | Mostaganem | ||
| 1874 | 3 | 28 | VII | Cherchell | ||
| 1876 | 3 | 23 | VII | El Afroun | ||
| 1885 | 1 | 19 | VIII N’gaous (Batna) | 1885 | 1 | 30 VII M’Sila |
| 1885 | 12 | 3 | 5.9 | IX | M’Sila | |
| 1886 | 7 | 1 | VII | Takitount (Kherrata) | ||
| 1886 | 9 | 9 | VII | Sour El Ghozlane | 15 maisons détruites. | |
| 1887 | 1 | 8 | VIII Mansourah (B.B.A) | 40 Gourbis furent détruits et plusieurs | maisons d’administration furent endom- | magées. |
| 1887 | 11 | 29 | IX | Kalaa des Beni Rached | (Relizane) 20 morts et 5 blessés, 331 maisons furent détruites. | |
| 1888 | 1 | 6 | VIII El Afroun-Mouzaïa | Nombreux dégâts | ||
| 1889 | 5 | 21 | VII | Oran | Quelques maisons lézardées. | |
| 1890 | 7 | 30 | VI- | VII | Relizane | |
| 1891 | 1 | 15 | IX | Gouraya (Tipaza) | Plus de 38 morts et plus de 75 maisons détru- ites | |
| 1891 | 10 | 23 | VII | Ain El Hammam (Tizi | Ouzou) | |
| 1901 | 1 | 13 | IX | Sidi Aich (Béjaia) | ||
| 1903 | 9 | 23 | 5.5 | VII | Moudjebeur (Blida) | |
| 1908 | 3 | 11 | VII- | VIII | Blida | |
| 1908 | 8 | 4 | 5.2 | VIII Constantine | 1910 | 6 24 6.4 X Sour El Ghozlane 81 morts |
| 1912 | 8 | 6 | 5.3 | VI | Oued Marsa (Béjaïa) | |
| 1921 | 10 | 22 | 4.8 | VII | Ouled Nail | |
| 1922 | 8 | 25 | 5.1 | VIII Bordj Abou El Hassen | (Chlef) | Destructeur, la localité complètement détru- ite, 2 morts. Déplacement vertical d’1m ob- servé. |
| 1924 | 3 | 16 | 5.6 | VIII Aïn Touta (Batna) | 1924 | 7 19 4.6 VII Tizi N’Bechar (Béjaia) |
| 1924 | 11 | 5 | 5.2 | VIII Ben Chabane (Boufarik) | 1925 | 6 10 4.9 VIII Boughar (Médéa) |
| 1928 | 8 | 24 | 5.4 | VIII Oued Rhiou | 4 morts et plusieurs maisons se sont effon- | drées. |
| 1929 | 1 | 11 | 4.5 | VIII Sig (Mascara) | 1931 | 8 15 4.9 §III Sour El Ghozlane 28 gourbis détruits Table H.2: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1934 | 9 | 7 | 5 | IX | El Abadia (Ain Defla) | Séisme destructeur, ressenti même à Alger. |
| 1935 | 9 | 19 | 5.1 | Chetaïbi | Des dégâts sont enregistrés à Herbillon (Chetaibi) | |
| 1937 | 2 | 10 | 5.4 | VIII Guelma | 1940 | 9 18 5 VII Djelfa |
| 1942 | 3 | 2 | 4.7 | VII | Ain Merdja (Chlef) | |
| 1943 | 4 | 16 | 5 | VIII- | IX | Mansourah 6 morts, plus de 12 blessés, plus de 131 maisons endommagées et plus de 64 détru- ites. |
| 1946 | 2 | 12 | 6.2 | VIII- | IX | Berhoum (Le mont du Hodna) 246 morts. 112 blessés et un millier de maisons détruites. |
| 1946 | 9 | 9 | 5.2 | VII | El Esnam (Bouira) | |
| 1947 | 4 | 28 | 4.7 | V | Tadjena (Chlef) | |
| 1947 | 8 | 6 | 5.3 | VIII- | IX | Oued Hamimine (Constan- tine) Plusieurs victimes et de nombreux dégâts. |
| 1948 | 3 | 13 | 4.9 | VIII- | IX | Bou Semghoun (El Bayadh) 1 mort, 6 maisons détruites et de nombreuses autres lézardées. A noter que la zone épicen- trale est peu peuplée. |
| 1949 | 2 | 17 | 4.9 | VII- | VIII | Kherrata 2 morts, 16 blessés et plus de 50 maisons détruites. |
| 1950 | 4 | 20 | 5.1 | VI- | VII | El ghicha Aflou |
| 1953 | 7 | 5 | VIII Ain Bessam | 1953 | 8 | 22 4.9 VII Sour El Ghozlane |
| 1953 | 8 | 29 | 5.2 | IX | Ras el Oued (B.B.A) | 1 mort. |
| 1953 | 12 | 25 | 4.9 | VII | Bir Rabalou | |
| 1954 | 9 | 9 | 6.7 | X | El-Asnam (Chlef) | 1243 morts, plus de 5000 blessés et plus de 33000 maisons détruites. |
| 1955 | 5 | 8 | 4.7 | VII | Boucheral (Tenes) | Plusieurs blessés et de nombreuses maisons détruites. |
| 1955 | 6 | 5 | 5.1 | VIII Beni Rached | 1959 | 5 24 5.5 VII- VIII Guenzet-Zemmoura |
| 1959 | 11 | 7 | 5.5 | VIII Bou Medfa | Plus de 80% du bâti détruit ou fortement | endommagé. |
| 1959 | 12 | 12 | 4.6 | VII | Gdyel (Oran) | |
| 1960 | 2 | 12 | 5.6 | VIII- | IX | Béjaia 264 morts, 112 blessés, 1000 Maisons détru- ites. |
| 1960 | 2 | 21 | 5 | VIII Melouza (M’Sila) | 47 morts et 129 blessés, plus de 600 maisons | détruites et près de 4900 sans abris. |
| 1961 | 12 | 2 | 5.5 | VIII Annaba | Ressenti en mer. | |
| 1963 | 9 | 4 | 5.7 | VIII Bir Hadada (Sétif) | 1 mort et 100 blessés. | |
| 1965 | 1 | 1 | 5.5 | VI | M’sila | 5 morts, 24 blessés et 3145 maisons détru- ites, 25000 sans-abris. |
| 1965 | 9 | 7 | 5.1 | VII- | VIII | Boussâda |
| 1967 | 4 | 23 | 4.8 | VII | Djendel (Ain Defla) | |
| 1967 | 7 | 13 | 5.1 | VII | Sig (Mascara) | 10 morts et 15 blessés. |
| 1967 | 9 | 11 | 4.6 | VII | Hassen Ben Ali (Médéa) | |
| 1968 | 2 | 25 | 4.8 | VIII Ziama Mansouriah | Table H.3: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1971 | 2 | 5 | 5.9 | In Amenas | 1971 | 2 23 4.9 VII- VIII Oued Fodda Rouina |
| 1971 | 2 | 25 | 5.4 | Asla (Naama) | ||
| 1973 | 3 | 11 | 5.7 | Tenes (en mer) | ||
| 1973 | 11 | 24 | 5.1 | VII- | VIII | Mansourah 4 mort.et 50 blessés. |
| 1974 | 6 | 28 | 5 | VII | Darguinah | |
| 1974 | 7 | 28 | 5 | VII | Sétif | |
| 1974 | 11 | 9 | 4.1 | VII- | VIII | Kherrata |
| 1975 | 7 | 11 | 5 | VII- | VIII | El Ouricia (Setif) 1 mort et 18 blessés. |
| 1975 | 10 | 30 | 5.4 | VI- | VII | Sour El Ghozlane |
| 1978 | 12 | 11 | 4.9 | VII | Mecheria | |
| 1980 | 10 | 10 | 7.2 | X- | XI | El Asnam Plus de 3000 morts, plus 8500 blessés, 343 disparus et 70% des habitations détruites. |
| 1980 | 12 | 7 | 5.7 | VIII Oued Sly (Chlef) | 1980 | 12 21 4.6 VII Oued Cheham (Annaba) |
| 1981 | 2 | 14 | 5 | VII | Remka (Relizane) | |
| 1981 | 4 | 19 | 4.8 | VII | Arzew (Oran) | |
| 1982 | 11 | 15 | 5 | VII | Oued Lilin (Tiaret) | |
| 1984 | 10 | 5 | 4.8 | VIII Ain Fekroun | 1985 | 10 27 5.7 VIII Constantine 10 morts et 300 blessés, nombreux bâtiments et construction sont endommagées. |
| 1987 | 1 | 26 | 4.9 | VII | Bordj Bounaama (Tissem- | silt) 1 mort et plusieurs blessés. Quelques maisons gravement endommagées. |
| 1988 | 10 | 31 | 5.6 | VII | Oued Djer Blida) | Nombreux dégats,3 morts, 500 familles sin- istrées et 5 blessés. |
| 1989 | 10 | 29 | 5.9 | VIII Nador (Tipaza) | 35 morts, plus de 700 blessés, 50000 sans- | abris et plus de 8000 maisons complètement ou partiellement détruites. |
| 1994 | 8 | 18 | 5.9 | IX | Beni | Chougrane (Mas- cara) 171 morts, plus de 300 blessés et 10000 sans- abris et de très importants dégâts aux habita- tions. |
| 1995 | 9 | 22 | 4.7 | VIII Tebessa | 1999 | 12 22 5.7 VIII Ain Temouchent 28 morts et de très importants dégâts. |
| 2000 | 8 | 18 | 4.9 | VII | Tixter (Bordj Bou Ar- | reridj) |
| 2000 | 11 | 10 | 5.8 | IX | Béni Ourtilane | 2 morts et d’importants dégâts. |
| 2000 | 11 | 16 | 4.8 | VII | Béjaia | Table H.4: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2002 | 4 | 5 | 5 | VII | Constantine | |
| 2003 | 1 | 1 | 4.8 | VII | Berrouaghia (Medea) | |
| 2003 | 5 | 21 | 6.8 | X | Zemmouri (Boumerdes) | 2778 morts, environ 10261 blessés, 180000 sans-abris, plus de 43500 constructions com- plètent ou partiellement détruites. |
| 2006 | 3 | 20 | 4.8 | VII | Laalam (Béjaia) | 3 morts et d’importants dégâts. |
| 2009 | 1 | 17 | 4.8 | Tacheta Zegarra (Ain De- | fla) | |
| 2009 | 3 | 3 | 4.8 | M’sara (Khenchela) | ||
| 2009 | 6 | 11 | 4.7 | Relizane | ||
| 2009 | 12 | 14 | 4.9 | Asla (Naama) | ||
| 2009 | 12 | 21 | 4.8 | Chorfa (Mascara) | ||
| 2010 | 5 | 14 | 5.2 | Beni Ilemane (M’sila) | 2 morts, une centaine de blessés et plus de 200 habitations totalement ou partiellement détruites. | |
| 2010 | 7 | 11 | 4.8 | Bir Haddada (Sétif) | ||
| 2010 | 9 | 27 | 4.5 | Est Beni Haoua (Chlef) | ||
| 2011 | 11 | 3 | 4.8 | Filfila (Skikda) | ||
| 2012 | 1 | 15 | 4.6 | Tamzougha (Ain Timo- | uchent) | |
| 2012 | 3 | 21 | 4.7 | Oran | ||
| 2012 | 3 | 30 | 4.7 | Roknia (Guelma) | ||
| 2012 | 4 | 5 | 4.8 | Theniet El Anseur (B.B.A) | ||
| 2012 | 4 | 25 | 4.6 | Brira (Chlef) | ||
| 2012 | 10 | 10 | 4.6 | Azefoun (Tizi Ouzou) | ||
| 2012 | 11 | 28 | 5 | Béjaia | Des fissures sont apparues sur les murs des anciennes bâtisses. | |
| 2013 | 3 | 16 | 4.8 | Merzegled (Batna) | ||
| 2013 | 5 | 2 | 4.7 | Douar | Ouled Djilali (Mostaganem) | |
| 2013 | 5 | 19 | 5.5 | Béjaia | Violente secousse sans dégâts notables. | |
| 2013 | 7 | 17 | 4.8 | Hammam Melouane (Bl- | ida) Dégâts à près d’un millier de constructions endommagées. | |
| 2014 | 8 | 01 | 5.6 | VII | Bouloghine (Alger) | Six mort (générées par mouvement de panique), 400 sans-abris (maisons pré- caires). Table H.5: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
| Année | Mois | Jour | Mag | I0 | Site / Région | Observations & Dégâts |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2015 | 02 | 01 | 4.5 | Hammam-Melouane (Bl- | ida) | |
| 2015 | 03 | 15 | 4.5 | Ras-El-Aioun (Batna) | ||
| 2015 | 03 | 21 | 4.8 | Ras-El-Aioun (Batna) | ||
| 2016 | 02 | 10 | 4.7 | Hammam-Melouane (Bl- | ida) | |
| 2016 | 04 | 10 | 5.0 | Mihoub (Médéa) | ||
| 2016 | 05 | 28 | 5.3 | Mihoub (Médéa) | ||
| 2016 | 11 | 05 | 4.7 | Béni-Ilmane (M’sila) | ||
| 2016 | 11 | 18 | 5.0 | M’ziraa (Biskra) | ||
| 2016 | 11 | 18 | 4.5 | M’ziraa (Biskra) | ||
| 2017 | 03 | 05 | 4.6 | Ain-Bouziane (Skikda) | ||
| 2017 | 07 | 11 | 5.0 | Béni-Saf | (Ain- Témouchent) | |
| 2017 | 08 | 15 | 4.6 | El-Hassi (Batna) | ||
| 2018 | 01 | 02 | 5.0 | Oued-Djer (Blida) | ||
| 2018 | 04 | 23 | 4.5 | Kheireddine | (Mosta- ganem) | |
| 2019 | 04 | 23 | 4.5 | Kheireddine | (Mosta- ganem) | |
| 2019 | 07 | 13 | 4.7 | Jijel (Jijel) | ||
| 2019 | 11 | 30 | 4.5 | Negrine (Tebessa) | ||
| 2020 | 01 | 24 | 4.8 | El-Aouana (Jijel) | ||
| 2020 | 07 | 17 | 4.5 | Sidi-Merouane (Mila) | ||
| 2020 | 08 | 07 | 4.9 | Grarem-Gouga (Mila) | ||
| 2020 | 08 | 07 | 4.5 | Grarem-Gouga (Mila) | ||
| 2020 | 11 | 22 | 5.2 | Ain-Bouziane (Skikda) | ||
| 2021 | 02 | 24 | 4.8 | Rasfa (Sétif) | ||
| 2021 | 03 | 17 | 4.5 | Ain-Bouziane (Skikda) | ||
| 2021 | 03 | 18 | 5.9 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2021 | 03 | 18 | 5.2 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2021 | 03 | 18 | 4.8 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2021 | 03 | 24 | 4.7 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2021 | 03 | 25 | 4.6 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2021 | 04 | 01 | 4.8 | Houari-Boumediène | (Guelma) | |
| 2021 | 07 | 19 | 4.6 | El-Aouana (Jijel) | ||
| 2021 | 07 | 31 | 4.6 | Ain-Bouyahia (Ain-Defla) | ||
| 2022 | 03 | 19 | 5.5 | Cap Carbon (Béjaia) | ||
| 2022 | 06 | 26 | 5.1 | Arzew (Oran) | ||
| 2022 | 11 | 12 | 4.5 | El-Omaria (Médéa) | Table H.6: CLASSIFICATION SISMIQUE DES WILAYAS ET COMMUNES D’ALGERIE |
I. ACTIONS SISMIQUES & PÉRIODES DE RETOUR
Cette annexe, informative servant d'appui scientifique, permet d'éclairer les choix faits concernant les valeurs caractéristiques, ou fractiles, des actions sismiques, leurs dites périodes de retour et le risque accepté de dépassement de ces fractiles pendant la durée de vie des ouvrages.
Explications et démonstrations
ou
Simplifiée comme :
I.1 Accélération de zone : valeurs caractéristiques
Cette partie, en annexe d'appui scientifique, apporte les démonstrations et explications faisant le lien entre la théorie et les choix pour l'ingénierie :
- Période d'observation ou d'enregistrement des fluctuations des charges variables $S$, $T_{Ref}$, dite aussi « Période de référence ». Elle est aussi notée $T_0$ dans l'illustration en Figure I.2.
- Valeur de calcul arbitrairement choisie : $s_0$
- Fractiles : $S_k$, usuellement $S_{90\%}$
- Durée de vie : $T_L$, prise égale à 50 ans pour les bâtiments.
- Probabilité et seuil de dépassement « accepté » pour l'ingénierie, pour la valeur considérée $s_0$ : $$P_r = \text{Prob}\left((S \ge s_0) \mid T_{Ref}\right)$$
- Période de retour : $T_{Ref} = T_r$
Objectifs
Pour toute action variable sismique ou autre, notée $S$, considérée comme variable aléatoire, on suppose que l'on dispose des enregistrements dans le temps, menant à la représentation schématique illustrée en Figure (I.2).
Hypothèses simplificatrices
Les actions sismiques, $S$, étant des processus stochastiques (variation dans l'espace et dans le temps), il convient, pour les besoins de l'ingénierie, d'en faire une transformation simplifiée, permettant de la considérer comme une valeur aléatoire (considérée comme étant indépendante du temps) et en identifier la distribution probabiliste, $f_S(.)$.
À cet effet, on adopte plusieurs hypothèses, en subdivisant la durée d'observation totale $T_0$ :
- en $n$ intervalles élémentaires $\Delta T_1, \Delta T_2, \dots, \Delta T_i, \dots, \Delta T_n$,
- en admettant que, dans chacun des intervalles élémentaires, la distribution probabiliste reste la même $\forall \Delta T_i$ avec $i \in [1..n]$,
- d'un intervalle à un autre, en admettant que les valeurs dans chacun des intervalles élémentaires $\Delta T_i$ et $\Delta T_j, \forall i \ne j$, sont statistiquement indépendantes d'un intervalle à l'autre.
Démonstration
Soit l'événement :
Cet événement s'écrit mathématiquement comme :
Cela se traduit par :
Pour en simplifier le dénombrement et du fait de l'hypothèse d'indépendance statistique entre intervalles élémentaires, il est préférable d'en considérer l'événement complémentaire :
Il devient alors possible d'écrire :
Soit :
Qui peut aussi s'écrire :
Soit donc :
$\forall i$ avec $i = 1$ à $n$). Cette grandeur indépendante du nombre d'années d'observation est appelée, par convention, la période de retour [de même unité que $T_{Ref}$] du niveau $s_0$ de la charge variable $S$ :
Applications numériques : Formule (I.9)
- $T_{Ref} = 50\,\text{ans}$
- $s_0 = S_{90\%}$ : fractile 90% soit $\text{Prob}(S \ge S_{90\%} \mid T_{Ref}) = 0.1$
Nota : Il convient de noter que $P(S \ge S_{90\%} \mid T_{Ref}) = 0.63$ et non pas 1 si le niveau $S_{90\%}$ devait être systématiquement atteint à chaque intervalle $T_{Ref}$.
Figure I.1 : Démonstration : Discrétisation en intervalles élémentaires statistiquement indépendants
Figure I.2 : Exemples : $T_L = 50\,\text{ans}, T_{k,w} = 10\,\text{ans}, A_k \text{ et } A_{k,LD}$
Figure I.3 : Démonstration : Évolution de la probabilité d'occurrence du niveau de charge ($s_0$) vs. temps ($t$)
I.2 Coefficient d'importance vs. périodes de retour
Avec le paramètre de sismicité locale, $k = 2.7$, et les coefficients d'importance, $I$, donnés dans le Tableau (3.11), les périodes de retour correspondantes et les valeurs des coefficients réducteurs $\nu_A$ sont fournis par le Tableau (I.1).
| Paramètres | Groupe d'importance | |||
|---|---|---|---|---|
| 1A | 1B | 2 | 3 | |
| Coefficient d'importance, $I$ | 1.4 | 1.2 | 1 | 0.8 |
| Période de retour, $T_r$ (ans) | 1178 | 777 | 475 | 260 |
| Coefficient réducteur, $\nu_A$ | 0.39 | 0.46 | 0.55 | 0.69 |
Table I.1 : Coefficients d'importance et coefficient réducteurs selon les groupes d'importance
J. INTRODUCTION AU CALCUL CAPACITAIRE
Cette annexe, informative, expose les principes de la méthode dite « Pushover » (Poussée Progressive) qui est une procédure statique non linéaire.
J.1 Principes et exigences de la méthode
Les principes de base et les exigences de la méthode « Pushover » sont multiples, i.e. :
- Il convient de justifier, convenablement, les analyses non linéaires en ce qui concerne la sollicitation sismique d'entrée, le modèle constitutif utilisé, la méthode d'interprétation des résultats de l'analyse et les prescriptions à respecter.
- Le modèle mathématique de la structure, utilisé pour l'analyse élastique, doit tenir compte de la résistance des éléments structuraux et de leur comportement post-élastique.
- Dans une analyse statique non linéaire, la structure est soumise à des charges gravitaires et des forces horizontales progressivement croissantes, avec une distribution invariable sur toute la hauteur, jusqu'à atteindre une valeur cible prédéterminée du déplacement.
- La distribution des forces et le déplacement cible sont fondés sur l'hypothèse de la réponse contrôlée par le mode fondamental, tandis que la forme modale (pour ce mode fondamental) reste invariable dans le domaine inélastique. Il existe des méthodes multimodes, dans lesquelles plusieurs analyses « Pushover » sont effectuées avec différentes distributions de force et plusieurs modèles équivalents à 1 DDL sont établis.
- L'analyse statique non linéaire « Pushover » peut être appliquée pour vérifier ou évaluer la performance des structures.
- L'analyse peut être effectuée à l'aide de deux modèles plans, un pour chacune des deux directions horizontales. La précision du modèle est tributaire des critères de régularité (§ 3.7.1). Les bâtiments qui ne respectent pas ces critères doivent alors être analysés à l'aide d'un modèle spatial. Le mécanisme plastique doit être déterminé pour les deux distributions de charges latérales appliquées. Les mécanismes plastiques doivent être conformes aux mécanismes sur lesquels se fonde le coefficient de comportement $R$ dans le calcul.
- Dans l'analyse statique non linéaire, les déplacements sont ceux obtenus directement par l'analyse, sans modification.
J.2 Procédure statique non linéaire (Pushover)
J.2.1 Charge latérale et courbe de capacité
La force latérale, normalisée dans la direction considérée appliquée au plancher « $i$ » (ou nœud « $i$ » dans la représentation en modèle « brochette »), de ce modèle de charge est définie par Eqn. (J.1) :
avec :
- $m_i$ : masse du nœud « $i$ ».
- $\phi$ : mode de vibration qui correspond à la plus grande valeur de la masse modale effective pour la direction d'action considérée.
- $\phi_i$ : valeur du déplacement du mode $\phi$ au nœud « $i$ » dans la direction considérée de l'action sismique.
Il convient, en outre, de déterminer la relation entre l'effort tranchant à la base et le déplacement de contrôle (la courbe de capacité) par l'analyse en poussée progressive (cf. J.1).
Le déplacement de contrôle peut être pris au centre de gravité de la terrasse du bâtiment. Il convient de ne pas considérer le sommet d'un appentis en terrasse comme point de contrôle.
Figure J.1 : Idéalisation de la courbe de capacité
J.2.2 Système équivalent à un seul degré de liberté (1 DDL)
La masse d'un système équivalent à un seul degré de liberté, $m^*$, est déterminée comme suit :
et le coefficient de transformation entre un système à N DDL et le système équivalent à 1 DDL est donné par :
La force $F^*$ et le déplacement $d^*$ d'un système équivalent à un seul degré de liberté sont calculés comme suit :
où : $V_b$ et $d_n$ sont respectivement l'effort tranchant à la base et le déplacement du nœud de contrôle du système à N DDL.
J.2.3 Comportement idéalisé force-déplacement de la structure
La relation force-déformation $F^*$ et $d^*$ du modèle équivalent à 1 DDL peut être idéalisée comme un modèle élasto-plastique parfait (cf. J.1).
La période $T^*$ du système équivalent à un seul degré de liberté idéalisé est déterminée par :
où : $k^* = \frac{F_y^*}{d_y^*}$ est la rigidité élastique du système équivalent à 1 DDL.
L'effort plastique $F_y^*$, qui représente également la résistance ultime du système idéalisé, est égal à l'effort tranchant à la base à la formation du mécanisme plastique.
Sur la base de cette hypothèse, le déplacement à la limite d'élasticité du système équivalent à un seul degré de liberté $d_y^*$, est donné par :
où :
- $E_m^*$ est l'énergie de déformation réelle jusqu'à la formation du mécanisme plastique.
- $F_y^*$ est la force à la limite élastique du système équivalent à 1 DDL.
- $d_m^*$ est le déplacement ultime du système équivalent à 1 DDL.
Demande sismique (spectre de réponse inélastique de constante de ductilité)
Le spectre inélastique est déduit à partir du spectre élastique en appliquant les expressions suivantes :
Figure J.2 : Spectre de réponse inélastique en fonction de la ductilité
où :
- $\xi$ : valeur d'amortissement visqueux fixée à 5%.
- $S_{ae}(T, \xi)$ : accélération dans le spectre élastique, correspondant aux périodes $T$ et $\xi = 5\%$.
- $S_{de}(T, \xi)$ : déplacement dans le spectre élastique, correspondant aux périodes $T$ et $\xi = 5\%$.
avec :
- $S_a(T, \xi)$ : Accélération inélastique
- $S_d(T, \xi)$ : Déplacement inélastique
- $\mu$ : Facteur de ductilité
- $R_\mu$ : Facteur de réduction donné par :
et :
- $T$ : période de vibration d'un système linéaire à un seul degré de liberté.
- $T_2$ : limite supérieure des périodes correspondant au palier d'accélération spectrale constante (cf. § 3.3.1).
J.2.4 Détermination du déplacement cible pour le système équivalent à 1 DDL
Le déplacement cible de la structure avec une période $T^*$ et un comportement élastique illimité, est donné par :
Figure J.3 : Spectre inélastique en format ADRS (accélération spectrale - déplacement spectral)
où : $S_e(T^*)$ est le spectre de réponse en accélération à la période $T^*$.
Pour la détermination du déplacement cible $d_t^*$ des structures, dans le domaine des périodes courtes et des structures dans les domaines des périodes moyennes et longues, il convient d'utiliser différentes expressions, comme indiqué ci-dessous. La période limite, entre les domaines des périodes courtes et des périodes moyennes, est $T_2$ (cf. § 3.3.1).
$T_2$ représente la limite supérieure des périodes correspondant au palier d'accélération spectrale constante.
Domaine des périodes courtes : $T^* < T_2$
- Si $\frac{F_y^*}{m^*} \ge S_e(T^*)$ : la réponse est élastique, soit donc :
$$d_t^* = d_{et}^*$$(J.14)
- Si $\frac{F_y^*}{m^*} < S_e(T^*)$ : la réponse est non linéaire, et :
$$d_t^* = \frac{d_{et}^*}{R_\mu} \left[ 1 + (R_\mu - 1) \frac{T_2}{T^*} \right] \ge d_{et}^*$$(J.15)
où : $R_\mu$ est le rapport entre l'accélération $S_e(T^*)$ dans la structure ayant un comportement élastique illimité et l'accélération $F_y^* / m^*$ dans la structure avec une résistance limitée, i.e. :
$$R_\mu = \frac{S_e(T^*)}{F_y^* / m^*}$$(J.16)
Domaine des périodes moyennes et longues : $T^* \ge T_2$
Il n'est pas nécessaire que $d_t^*$ dépasse $3 \cdot d_{et}^*$.
La relation entre les différentes grandeurs peut être visualisée dans les Figures J.4. Les figures sont présentées dans des axes accélération/déplacement. La période $T^*$ est représentée par la droite radiale partant de l'origine du système de coordonnées jusqu'au point du spectre de réponse élastique défini par les coordonnées $d_{et}^* = S_e(T^*) \cdot (T^* / 2\pi)^2$ et $S_e(T^*)$.
Figure J.4 : Détermination du déplacement cible pour le système équivalent à 1 DDL
a) Domaine des périodes courtes | b) Domaine des périodes moyennes et longues
J.2.5 Détermination du déplacement cible pour le système à N DDL
Le déplacement cible du système à N DDL est donné par :
Le déplacement cible correspond au nœud de contrôle.
Commentaire (1) : La valeur de l'action, ALD, à prendre en compte pour l'objectif de « limitation des dommages » est choisie comme ayant une probabilité de dépassement, Pr,LD = 10 %, pour une période de référence, TL,LD = 10 ans i.e. ayant une période de retour Tr,LD = 95 ans. En l'absence d'informations plus précises, le coefficient de réduction appliqué à l'action sismique de calcul peut être utilisé pour obtenir l'action sismique permettant de vérifier l'objectif de « limitation des dommages » (cf. Commentaire (5) & Annexe I).
Commentaire (2) : L'importance des structures visées par l'objectif de « non-effondrement » et celui de « limitation des dommages » est définie pour les différents types de bâtiments ou d'ouvrages de génie civil, en fonction des conséquences que peut avoir leur ruine (sous Ak) ou leur mise en incapacité d'assurer les exigences fonctionnelles et ne pouvant, donc, plus être maintenues en service (sous ALD).
Commentaire (3) : La différentiation de l'importance des structures est obtenue en les classant en divers groupes d'importance. Un coefficient d'importance, I, est attribué à chaque catégorie.
Commentaire (4) : La valeur du coefficient d'importance, I, associée à une période de retour, Tr*, autre que la période de retour, Tr, peut être calculée selon Eqn. (1.2) (cf. Tableau 3.10 & Annexe I) :
L'exposant k dépend de la sismicité locale : sa valeur moyenne est égale à 2.7.
Commentaire (5) : On définit un coefficient réducteur, νA, pour prendre en compte le passage de la période de retour associée à l'objectif de non-effondrement, Tr, à la période de retour associée à l'objectif de limitation des dommages, Tr,LD = 95 ans, comme suit (cf. Annexe I) :
Commentaire (6) : Le coefficient réducteur νA est pris égal à sa valeur moyenne, i.e. 0.5 (cf. Annexe I).