DU SOL A LA STRUCTURE

RENCONTRE TECHNIQUE DU BRGM ANTILLES GUYANE SUR LA REPONSE SISMIQUE DES SOLS
LE LAMENTIN – GUADELOUPE ‐ 09.11.2011
LE LAMENTIN 09 11 2011
DU SOL A LA STRUCTURE
INCIDENCE DE LA REPONSE SISMIQUE DES SOLS DANS LE CALCUL DES BATIMENTS
Q
Claude HAUSS
Ingénieur INSA
Gérant de BET HAUSS SARL
1
1‐ COMMENT EST DEFINIE LA PROTECTION PARASISMIQUE ?
Par un niveau d’agression sismique
Par un niveau d’agression sismique
Par un niveau d’endommagement admis
Par un niveau d’endommagement admis
8,00
EC8
B-IV
q=1,70
7,00
PS92
S1-D
q=1,70
PS69
Pseudo-accélération (m/s²)
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,650
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
DANS UN REFERENTIEL DONNÉ
DANS UN REFERENTIEL DONNÉ
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2
2‐ QUE DIT LA REGLEMENTATION ?
Code de l
Code
de l’Environnement
Environnement articles R 563
articles R 563‐1
1 à R 563
à R 563‐8
8
Arrêté du 22.10.2010 modifié le 19.07.2011
Un bâtiment «
Un
bâtiment « ordinaire » doit être à la limite de l
» doit être à la limite de l’effondrement
effondrement si survient un si survient un
séisme de période de retour de 475 ans.
Autre expression : un séisme qui a 10 % de chances d’être atteint ou dépassé en 50 ans
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3
3‐ QUE DIT LA REGLEMENTATION ?
Le séisme de référence de Le
séisme de référence de
475 ans de période de retour est défini réglementairement par un
réglementairement par un zonage du territoire.
Il est traduit par des Il
est traduit par des
spectres de réponse dont les paramètres sont donnés p
par les arrêtés.
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4
4 D’OÙ VIENNENT LES PARAMETRES REGLEMENTAIRES ?
4‐
’ Ù
Sismicité superficielle
Sismicité profonde
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5
Qu est ce qu
Qu’est‐ce
qu’un
un spectre ?
spectre ?
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6
5‐ Le mouvement sismique est transmis à la structure par le 5
Le mouvement sismique est transmis à la structure par le
sol Ce signal est dépendant du temps
Le comportement dynamique réel d’une structure excitée par un signal sismique est donc dépendant du temps, et devrait être appréhendé par un calcul temporel basé sur un accélérogramme simulant un séisme réel.
f(t)
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7
5 Limites opérationnelles de l
5‐
Limites opérationnelles de l’analyse
analyse temporelle
temporelle
• sophistication des moyens de calcul et d’analyse (due à la variabilité de toutes les grandeurs en fonction du temps)
• détermination d’accélérogrammes adaptés à chaque site. En effet, l’accélérogramme du séisme contre lequel on veut se prémunir n’est a priori pas prévisible et de nombreux accélérogrammes sont susceptibles
priori pas prévisible, et de nombreux accélérogrammes sont susceptibles de survenir sur un même site en fonction de la source et de la nature du séisme.
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8
5‐ La méthode du spectre de réponse s’affranchit de la variabilité temporelle
Simplification du problème temporel : spectre de réponse exprimé non plus en fonction du temps, mais en fonction du contenu fréquentiel du signal sismique.
6,00
acc
acc.
pseudo‐acc.
5,00
4,00
SP. DE REPONSE ELASTIQUE A 5%
3,00
2 00
2,00
temps
1,00
0,00
0,00
période
1,00
2,00
3,00
4,00
Ne permet d’obtenir que les maximas des grandeurs utiles au dimensionnement.
Ce spectre est déduit de l’enveloppe d’un ensemble d’accélérogrammes enregistrés sur des sites comparables du point de vue de la nature du sol et représentatifs du
des sites comparables du point de vue de la nature du sol, et représentatifs du comportement d’un grand nombre de structures.
Le spectre est la courbe d’une grandeur (la pseudo‐accélération) représentative de l’accélération appliquée à une structure en fonction de sa période propre.
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5 Le problème est réduit à une analyse modale
5‐
Le problème est réduit à une analyse modale
On peut se ramener à un problème vibratoire « simple » : toute vibration complexe peut être décomposée en vibrations élémentaires indépendamment du temps.
Modes 1‐2‐3
Combinaisons à 1‐2‐3 harmoniques
Illustrations Wikipedia
Illustrations Wikipedia
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5 Le problème est réduit à une analyse modale
5‐
Le problème est réduit à une analyse modale
La vibration composée dépend de l’énergie de chacun des modes individuels
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5 Les paramètres de spectres sont donnés par la réglementation
5‐
Les paramètres de spectres sont donnés par la réglementation
Le spectre élastique normalisé de référence, représente la pseudo‐accélération sur sol rocheux en fonction de la fréquence, pour une période de retour de 475 ans. Ce spectre agrège divers types de séismes probables sur un même site, et impose l’allure de la réponse d
dynamique.
i
L’allure du spectre et son calage en amplitude ne sont dépendants que de :
• l’aléa sismique au niveau local ou régional
q
g
• des caractéristiques lithologiques du sol rencontré.
Un spectre est donc dépendant du lieu géographique (c'est‐à‐dire de la zone sismique et de la parcelle).
L’amplitude est généralement paramétrée par le niveau d’accélération représentative au sol, c’est à dire la valeur à fréquence nulle. Les règlements de construction y apportent divers correctifs en fonction des impératifs de protection parasismique. Les spectres deviennent alors des entités autonomes utilisées par le calculateur.
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6‐ Spectres élastiques de référence aux Antilles selon l’arrêté du 22.10.2010
12,00
11,00
EC8
z5 sol A
EC8
z5 sol B
EC8
z5 sol C
EC8
z5 sol D
EC8
z5 sol E
10,00
P
Pseudo-accéléra
ation (m/s²)
9 00
9,00
ZONE :
CLASSE DE SOL :
8,00
7,00
S
TB
TC
TD
agr
6,00
5,00
Importance du calcul p
correct de la période
4,00
3,00
5
A
5
B
5
C
5
D
5
E
1,00
0 15
0,15
0,40
2,00
3,00
1,20
0 15
0,15
0,50
2,00
3,00
1,15
0 20
0,20
0,60
2,00
3,00
1,35
0 20
0,20
0,80
2,00
3,00
1,40
0 15
0,15
0,50
2,00
3,00
2,00
1 00
1,00
0,200
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
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6 Classes de sol selon EC8‐1 art 3.1.2
6‐
Classes de sol selon EC8 1 art 3 1 2
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6 Évolution des connaissances : aggravation sur les mauvais sols
6‐
Évolution des connaissances : aggravation sur les mauvais sols
6,00
EC8
z5 sol E
PS92
zIII sol S3
PS69
zIII sol D
Pseudo-accélération (m/s²)
5,00
4,00
3 00
3,00
2,00
1,00
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
Avec hypothèses de coefficients de comportements de q=2.00 sur PS‐92 et EC‐8
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6‐ Conséquences sur le phénomène de résonnance
6
Conséquences sur le phénomène de résonnance
0.15 0.50
80 % des bâtiments courants ?
6,00
EC8
z5 sol E
5,00
Pseudo-accélération (m/s²)
0.00
PS92
zIII sol S3
PS69
zIII sol D
0.90
4,00
Vouloir éviter la résonnance c’est
résonnance c’est vouloir éviter de raisonner
3 00
3,00
2,00
1,00
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
Avec hypothèses de coefficients de comportements de q=2.00 sur PS‐92 et EC‐8
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6 Comparatif Antilles métropole sol E
6‐
Comparatif Antilles métropole sol E
12,00
,
11,00
EC8
z5 sol E
EC8
z4 sol E
EC8
z3 sol E
EC8
z2 sol E
EC8
z1 sol E
10,00
Pseudo-accéléra
ation (m/s²)
9,00
ZONE :
CLASSE DE SOL :
8,00
7,00
S
TB
TC
TD
agr
6,00
5,00
5
E
4
E
3
E
2
E
1
E
1,40
0 15
0,15
0,50
2,00
3,00
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
1,60
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
1,10
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
0,70
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
0,40
4,00
,
3,00
2,00
1,00
0,200
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
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6‐ Comparatif entre le plus défavorable métropole avec le plus favorable Antilles
12,00
11,00
EC8
z5 sol A
EC8
z4 sol E
EC8
z3 sol E
10,00
P
Pseudo-accéléra
ation (m/s²)
9,00
ZONE :
CLASSE DE SOL :
8,00
7,00
S
TB
TC
TD
agr
6,00
5,00
5
A
4
E
3
E
1,00
0 15
0,15
0,40
2,00
3,00
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
1,60
1,80
0 08
0,08
0,45
1,25
1,10
4,00
3,00
2,00
1 00
1,00
0,200
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Période (s)
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18
6 Aléa régional et local : en réalité 2 possibilités
6‐
Alé é i
l tl l
é lité 2
ibilité
Zonage et arrêté du 22.10.2010
Microzonage PPRN
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6‐ En résumé : le mouvement sismique appliqué au bâtiment q
pp q
dépend d’un aléa régional ou local de référence, modulé par la lithologie, par le niveau de protection souhaité et divers autres paramètres
8,00
6,00
7,00
5,00
6,00
SP. DE REPONSE ELASTIQUE A 5%
4 00
4,00
SP. DE CALCUL
5,00
4,00
3,00
3,00
2,00
2,00
1,00
0,00
0,00
1,00
1,00
2,00
3,00
4,00
0,00
0,00
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1,00
2,00
3,00
4,00
20
7 Aléa spécifique
7‐
Alé
é ifi
Etude probabiliste :
• nécessite une étude sismologique spécifique
é
i
é d i
l i
é ifi
(non autorisé pour les bâtiments neufs)
• intègre
è
par nature l’aléa de référence au rocher, et sa l’ lé
éfé
h
déclinaison en fonction de la lithologie
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21
8‐ Difficultés d
8
Difficultés d’interprétation
interprétation des PPRN
des PPRN
 PPRN de Baie‐Mahault, C
Comment en tenir compte ?
t t i
t ?
applicable par arrêté préfectoral du 23.03.2009





Ne définit pas le statut des zones maritimes
Comment définir le mouvement sismique local en cas de remaniement du sol ?
du sol ?
L’opérabilité après séisme en cas de classement D est‐elle applicable ?
Concomitance des aléas météorologiques et sismiques ? Comment la prendre en compte ?
Vocabulaire non compatible avec l’EC8 : comment l’appliquer avec les Eurocodes ?
Points relevant de l’appréciation de l’i t t
l’instructeur du permis de construire
d
i d
t i
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9‐ Interaction sol
9
Interaction sol‐structure
structure
Prise en compte des caractéristiques mécaniques du contact du sol avec la structure et des interactions provoquées.
Fait intervenir la géotechnique.
Sans ISS : T=0.186 s. x= 0.7 cm
Avec ISS : T=0.428 s. x= 1.1 cm
Et modification de comportement
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23
Merci de votre attention
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