1. Les différentes charges sur un bâtiment
Quelles sont les différentes charges que l’on peut trouver?
Enseignant chargé de module : Mr A. Siad
2. 1- Les charges verticales
Poussée de la neige
(Charge climatique S)
Poids propre de la maison
(Charges permanentes G)
Poussée de
la terre
(charge permanente G)
12. Le présent cours offre un large aperçu de l’art de la conception parasismique des
bâtiments.
Il expose des principes de base à suivre pour réaliser des ouvrages aptes à résister aux
tremblements de terre.
Points à traiter:
Les systèmes de contreventement (RPA)
Les joints
Les principes de conception parasismique
Objectifs:
16. Le contreventement (Bracing)
Un contreventement est un système statique destiné à assurer la stabilité globale d'un
ouvrage vis-à-vis des effets horizontaux issus des éventuelles actions sur celui-ci (par
exemple : vent, séisme, choc….).
I- Généralités:
17. 1- Contreventement vertical:
1. Contreventement par les palées de stabilité (bâtiment métallique)
2. Contreventement par des jarrets (hangar)
3. Contreventement par des voiles en béton armé (bâtiment métallique et en BA)
Palée de stabilité
01 02 03
19. Les murs et les palées résistent dans leur plan : ils s’opposent aux déplacements
horizontaux de la structure et aux efforts correspondants.
20. Afin d'assurer la stabilité globale d'un bâtiment, il est nécessaire que celui-ci soit contreventé dans les deux
directions.
La Bank of China (305m)
32. 3. leur distribution verticale :
Le contreventement transmet l’action horizontale vers la base du mur :
les murs et les palées de contreventement doivent descendre jusqu’aux fondations
(continuité)
fondations
40. Les critères de contreventement vertical
Le nombre
La symétrie
La continuité
41. 2- Contreventement horizontal:
Les planchers résistent dans leur plan, transmettent et répartissent l’action horizontale sur
les murs.
Effet de « diaphragme »
42. Le contreventement des plans horizontaux permet de transmettre et répartir les actions
latérales subies par la construction (et ses charges de fonctionnement) sur les éléments de
contreventement vertical.
Chaque niveau, y compris les pans de toiture, doit être contreventé.
42
séisme
Plancher
43. 1-2 Natures des diaphragmes rigides:
43
Les diaphragmes plaques Les diaphragmes triangulés
44. A- Les diaphragmes « plaques » :
Les différents types de planchers et toitures « plaques » ne constituent un « diaphragme
rigide » que dans le respect de certaines dispositions constructives:
1. Solidarisation impérative avec les chaînages périphériques et poutres qui assurent la
liaison avec les palées de stabilité.
44
Chainage
poutre-plancher
48. 48
2. Si la « plaque » est constituée de plusieurs couches (éléments), liaisons entre
les couches de façon à assurer un comportement dynamique homogène.
La ségrégation dans les planchers
53. 53
3. En cas du béton armé, éviter les reprises de bétonnage entre la dalle et les chaînages,
poutres, les poteaux……….etc.
54.
55. Exemples :
Plancher en béton armé
(corps creux)
Plancher en béton armé
(dalle pleine)
Plancher collaborant
55
56. les planchers et toitures ne devraient pas être affaiblis par des percements trop grands ou mal
placés pouvant nuire à leur résistance et leur rigidité
56
Règle d’or :
Trémie
57. Les planchers doivent présenter une rigidité suffisante vis-à-vis de celle des
contreventements verticaux pour être considérés comme indéformables dans leur
plan (diaphragme rigide). Dans ce cadre, la surface totale des ouvertures de
plancher doit rester inférieure à 15% de celle de ce dernier. 𝑆𝑜𝑢𝑣𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑒
𝑆𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑟
≤ 0.15
57
ouverture
S2
S1
S ouverture= S1 + S2
58. Tôle ondulée La triangulation
Des planchers et pans de toiture flexibles ne constituent pas des plans de contreventement
horizontal.
B- Les diaphragmes « triangulés » :
Solution
59. Ce type de diaphragmes concerne plutôt les ossatures métalliques et les grandes portées.
59
60.
61.
62. Choix de système de contreventement 62
La rigidification
des nœuds:
Les portiques
autostables
en BA
Les jarrets
Le remplissage
en BA
La triangulation
69. C- Contreventement assuré par pans rigides (le remplissage):
69
voile en béton armé
Les voiles reprennent la totalisé des
sollicitations dues aux charges
horizontales et plus de 20% des
sollicitations dues aux charges
verticales.
70. Les lois de pré-dimensionnement:
Les voiles sont des éléments de contreventement verticaux minces et continus, généralement en béton
armé, servant de couverture ou d’enveloppe ayant une dimension plus petite que les autres qui est
l’épaisseur.
Elle est donnée par les conditions du RPA99/2003 suivantes :
1) 𝑒 ≥ ℎ𝑒 /25 pour les voiles simples tel que : he la hauteur libre d’étage
2) 𝑒 ≥ 15𝑐𝑚
3) 𝐿 ≥4 𝑥 𝑒 avec L : la largeur du voile
71.
72. D- Contreventement assuré par des palées de stabilités (la triangulation):
Les travées triangulées sont des systèmes de contreventement assez rigides. Elles peuvent être constituées par
de barres en diagonale
72
74. Triangulation (en treillis), est formée en insérant
des éléments structurels diagonaux dans des
zones rectangulaires d'un cadre structurel,
aidant pour stabiliser le cadre. Si une seule
orthèse est utilisée, elle doit être suffisamment
résistante à la traction et à la compression.
1- Contreventement par palées de stabilités (diagonales simples)
75. 2- Contreventement par palées de stabilités (en Croix)
Ou contreventement en X utilise deux éléments
diagonaux se croisant
76.
77. 3- Contreventement par palées de stabilités (en K)
Les bretelles en K se connectent aux poteaux à mi-
hauteur. Ce cadre a plus de flexibilité pour la
fourniture d'ouvertures dans la façade et entraîne
la moindre flexion des poutres de plancher.
Le contreventement en K est généralement
déconseillé dans les régions sismiques en raison du
potentiel en cas de défaillance de poteaux si
l'entretoise de compression se déforme
78. 4- Contreventement par palées de stabilités (en V)
Deux éléments diagonaux formant une forme en V
s'étendent vers le bas à partir des deux coins
supérieurs d'un élément horizontal et se
rejoignent à un point central sur l'élément
horizontal inférieur.
79. 5- Contreventement par palées de stabilités (en V inversé)
Contreventement en V inversé (diagramme de
droite, également appelé chevron
de contreventement) implique que les deux
membres se rencontrent en un point central sur
le membre horizontal supérieur
84. système de contreventement
84
Portique
autostable en BA
La limite:
11m
Les jarrets
Les palées de
stabilités
Les hangars
Les voiles
BA
Structure en
BA Structure en
acier
La limite:
33m
Les noyaux
centrales en
BA
Les tours et
les IGH
La limite: ??
93. V- Réponse des bâtiments en torsion:
le centre de masse CM, point de passage de
la force d'inertie engendrée par le
tremblement de terre, n'est généralement pas
confondu avec le centre de torsion CR de cet
bâtiment. Il en résulte une torsion
93
Cg
CR
94. la torsion résultant de la non-coïncidence des centres de masse CM avec les centres de
torsion Cg, qu’on appelle dans la suite "la torsion naturelle" , cependant que la distance
entre CM et Cg est appelée excentricité structurale e0.
94
95. Loi:
A chaque niveau et pour chaque direction de calcul, la distance entre le centre de
gravité et le centre de rigidité ne dépasse 15 % de la direction du bâtiment
mesurée perpendiculairement à la direction de l’action sismique considérée
𝑋𝐶𝑅 =
𝐼𝑥𝑖 𝑋𝑖
𝐼𝑥𝑖
𝑌𝐶𝑅 =
𝐼𝑦𝑖𝑌𝑖
𝐼𝑦𝑖
Avec ;
𝐼𝑥𝑖, 𝐼𝑦𝑖 les moments d’inerties des voiles sur l’axe x et y
respectivement
𝑋𝑖, 𝑌𝑖 la distance de centre de gravité de voile et les
axes x et y respectivement
97. Dans une construction multi - étagée, les centres
de masses CMi des différents étages i ne sont pas
nécessairement sur une même verticale, pas plus
que les centres de torsion CRi .
Un niveau j dont le centre de masse CMj serait
confondu avec le centre de torsion CRj peut donc
quand même être soumis à une torsion résultant
des décalages entre CM et CR aux niveaux
supérieurs.
97
103. VI. 1 les joints de dilatations (joints de mouvements):
Avec le temps, plusieurs facteurs peuvent impacter les matériaux de constructions (béton,
acier): l’humidité ambiante (qui s'infiltre), les variations de température…
Sous l’effet des variations hygrométriques ou de température, le béton armé se met en
“mouvement” : il se rétracte ou se dilate.
Or, ce changement de dimension crée des zones de faiblesse qui influencent gravement les
caractéristiques mécaniques de structure.
103
104. La pression peut créer des fissures dans la construction.
Le joint de dilatation est mis en place pour compenser le mouvement de béton armé et
donc pour éviter le phénomène de fissuration
Il s’agit d’un joint d’une largeur moyenne comprise entre 20 et 50 mm.
104
La pose de joints de dilatation du béton pour éviter les fissures est à prévoir dans le cas de
dalles ou de murs dont la longueur dépasse typiquement 30 mètres.
108. 108
La représentation sur plan:
Le joint de dilatation ou le joint sismique du bâtiment
descend jusqu’aux fondations, la semelle n’est pas
fractionnée.
Joint
109.
110. VI-2 les joints sismiques :
Un joint parasismique est un espace vide de tout matériau, présent sur toute la hauteur
de bâtiment (la superstructure + l’infrastructure).
les dimensions sont calculées en fonction des déformations possibles des constructions,
avec un minimum de 4cm en zone Ib et 6 cm en zones II et III, de façon à permettre le
déplacement des blocs voisins sans aucune interaction (chocs).
110
112. 112
VI-2 les joints sismiques :
Irrégularité en plan:
La présence d'ailes, de saillies ou de retraits d'étages conduit dans une direction donnée, à des
différences de rigidité. Lors d'un séisme, ces parties ont tendance à osciller à des fréquences
différentes et se déforment dans le sens opposé, Il en résulte de fortes concentrations d'efforts
dans les angles rentrants
113. Méthode de disposition des joints parasismiques pour une construction irrégulière en plan
115. Méthode de disposition des joints parasismiques pour une construction irrégulière en plan
115
bon
mauvais bon bon
116. 116
pour une conception en sécurité Le RPA préconisent :
1. La forme du bâtiment doit être compacte avec un rapport longueur/largeur du plancher
inférieur ou égal 4
2. 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
121. Les Figures illustrent la dernière des solutions présentées sur le synoptique précédent: les
angles de cette étoile à trois branches ont été adoucis pour éviter les dommages localisés
dans les angles rentrants.
127. Irrégularité en élévation :
Dans la vue en élévation, les principes de simplicité et de continuité se traduisent par un
aspect régulier de la structure primaire, sans variation brutale de raideur. De telles
variations entraînent des sollicitations locales élevées.
127
128. Irrégularité en élévation :
Dans la vue en élévation, les principes de simplicité et de continuité se traduisent par un
aspect régulier de la structure primaire, sans variation brutale de raideur. De telles
variations entraînent des sollicitations locales élevées.
128
129. Méthode de disposition des joints parasismiques pour une construction irrégulière en élévation
130. pour une conception en sécurité Les RPA préconisent :
1. Dans le cas de décrochements en élévation, la variation des dimensions en plan du
bâtiment entre deux niveaux successifs ne dépasse pas 20% dans les deux directions de
calcul et ne s’effectue que dans le sens d’une diminution avec la hauteur.
131. 30 − 19
30
= 0.36 > 0.2
La forme est irrégulière en élévation
154. 154
VI-3- les joints de ruptures:
Les joints de ruptures s’imposent lorsque :
l’ouvrage est constitué par des volumes de hauteurs différentes, transmettant au même sol
homogène des charges inégales.
169. Tout bâtiment possède une fréquence propre d'oscillation qui dépend de ses
caractéristiques géométriques (sa forme) et mécaniques (sa rigidité, sa masse).
Au passage d'ondes sismiques, si ces fréquences sont proches de la fréquence propre du
bâtiment, on observe un phénomène de résonance, c'est-à-dire de voir ses mouvements
amplifiés de façon importante, voire dramatique.
VII- La résonance :
170. La hauteur de l’ouvrage a une influence sur son comportement parasismique.
Plus le bâtiment est grand, plus sa fréquence propre sera faible.
Les scientifiques ont établi une formule pour évaluer la fréquence propre d’un bâtiment
en fonction de sa hauteur :
f = 10/n ; n étant le nombre d’étages
Un immeuble de 10 étages aura donc une fréquence propre de 1 Hz.
VII- La résonance :
