Le document traite de la conception parasismique des structures, mettant en avant l'importance des choix architecturaux pour garantir la sécurité face aux séismes. Il aborde également le cadre réglementaire algérien qui régit ces conceptions, ainsi que la façon de gérer les aléas durant la construction. De plus, le texte discute des systèmes de contreventement et donne des exemples des pathologies que peuvent subir les bâtiments en cas de tremblements de terre.

1. Ministère de l’Enseignement supérieur et de la recherche scientifique
Université Hassiba Benbouali de Chlef
Faculté de Génie Civil et d’Architecture
Département d’Architecture
Filière Architecture
Structures 1
Master 1 Architecture
Année universitaire 2024/2025

2. Chapitre 2:
Stabilité des structures d’ouvrages vis-à-vis des efforts
séismiques et la torsion.
(Recommandations parasismiques)

3. Étant donné que la majorité des pertes en
vies humaines lors de séismes sont liées à
l'effondrement des bâtiments, le rôle du
concepteur dans la conception parasismique
est primordial. Ses choix initiaux,
notamment en termes de géométrie, de
matériaux et de systèmes constructifs,
influencent directement la capacité de la
structure à résister aux sollicitations
sismiques. Il doit donc posséder un bagage
de connaissances pour prendre les décisions
les plus appropriées dès les premières
phases du projet.
2.1 Introduction

4.  Une conception parasismique efficace permet de concilier
sécurité et rentabilité.
 La sélection des matériaux de structure, du système
porteur et des éléments de contreventement constitue une
étape fondamentale de la conception architecturale. Le
concepteur est chargé de définir la géométrie, la
disposition et les interactions de ces éléments pour assurer
la stabilité et la résistance de la structure.

5. 2.2 Cadre réglementaire
Le cadre réglementaire, notamment le Règlement
Parasismique Algérien (RPA), joue un rôle capital dans la
conception architecturale, en particulier pour garantir la
sécurité des bâtiments face aux risques sismiques.
Le RPA est un ensemble de normes
et de règles techniques qui
régissent la conception et le calcul
des constructions situées en zones
sismiques. Il fixe les exigences
minimales en matière de résistance
des bâtiments aux séismes, afin de
protéger les vies humaines et les
biens.

6. Les principaux aspects couverts par le RPA :
a) Définition des zones sismiques : L'Algérie est divisée en
plusieurs zones en fonction de leur niveau d'aléa sismique. Le
RPA spécifie les règles à appliquer selon la zone d'implantation
du bâtiment.

8. b) Choix des matériaux et des systèmes constructifs : Le RPA
impose des contraintes sur les matériaux utilisés et les
systèmes constructifs à mettre en œuvre, en fonction de leur
résistance aux séismes.
c) Calculs de dimensionnement : Le RPA définit les
méthodes de calcul à utiliser pour déterminer les efforts
sismiques auxquels la structure sera soumise et pour
dimensionner les éléments de la structure en conséquence.

9. La conception architecturale est un processus créatif et technique
qui vise à donner forme à des espaces répondant à des besoins
spécifiques, tout en tenant compte de contraintes esthétiques,
fonctionnelles, techniques et réglementaires. C'est une discipline
complexe qui mobilise de nombreuses connaissances
et compétences.
2.3 Notions générales
2.3.1 Conception architecturale
Lorsqu'on évoque la conception d'un projet, qu'il s'agisse d'un
bâtiment ou de n’importe quel ouvrage, il est essentiel de prendre
en compte les aléas auxquels il sera confronté (séismes,
inondations, tempêtes). La conception doit donc intégrer des
solutions permettant de prévenir ou de réduire les impacts de ces
aléas.

10. 2.3.2 Aléas
Les aléas sont des événements imprévus qui peuvent survenir
pendant un projet de construction ou affecter un bâtiment existant.
Il existe plusieurs types d’aléas:
a) Aléas liés au site:
 Nature du sol: Problèmes de fondation, présence de nappes phréatiques, risque
de tassement.
 Environnement naturel: Risques sismiques, inondations, tempêtes,
glissements de terrain.
 Archéologie: Découverte de vestiges archéologiques nécessitant des mesures de
sauvegarde.
b) Aléas liés à la conception (Omissions, incohérences dans les plans)
c) Aléas liés à la réalisation: mauvaise qualité des matériaux, erreurs de
mise en œuvre.

11. 2.3.3 Solutions (en cas d’aléas)
Les aléas, chose inévitable, nécessitent une gestion proactive pour limiter leurs
impacts. Voici quelques solutions pour y faire face :
a) Prévention
 Études de sol: Pour identifier les caractéristiques du terrain et les risques
potentiels (tassements, nappes phréatiques).
 Analyses des risques: Évaluation des risques naturels (sismes, inondations)
et technologiques (incendies, explosions).
 Études historiques: Pour connaître les événements passés qui ont pu
affecter le site.
 Choix rigoureux des intervenants: Sélectionner des entreprises ayant une
solide expérience .

12. b) Gestion en temps réel
 Suivi régulier des travaux: Mettre en place des réunions de chantier
régulières pour suivre l'avancement et détecter les éventuels
problèmes.
 Flexibilité: Être prêt à adapter le projet en fonction des aléas
rencontrés.
 Réactivité: Réagir rapidement aux problèmes pour limiter leurs
conséquences.

13. c) Solutions techniques
 Solutions de renforcement: Pour les bâtiments existants, des travaux de
renforcement peuvent être nécessaires pour améliorer leur résistance
aux aléas (par exemple, renforcer les fondations en cas de risque de
tassement).
 Matériaux innovants: Utiliser des matériaux plus résistants et durables
pour limiter les risques de dégradation.
 Systèmes de surveillance: Mettre en place des systèmes de surveillance
pour détecter les premiers signes d'un problème (par exemple, des
capteurs pour mesurer les mouvements du sol).

14. Aléa Conséquences possibles Solutions
Découverte d'un
réseau souterrain
Retard des travaux, surcoût
Modification du tracé, adaptation
des fondations
Inondation du
chantier
Arrêt des travaux,
dégradation des matériaux
Asséchage du terrain, mise en place
de protections
Séisme
Effondrement de
bâtiments, blessures
Construction parasismique,
renforcement des structures
existantes
Exemples d'aléas et de solutions

15. 2.4 Forme des bâtiments
La forme des bâtiments est incontestablement l'un des
éléments architectoniques les plus importants.
En effet, dans les régions sismiques, on devrait rechercher des
formes de bâtiment aussi simples et symétriques que possible,
tant en plan qu'en élévation.

16. 2.4.1 Symétrie du plan

17. Limites des décrochements
en plan

18. 2.4.2 Symétrie et simplicité en élévation

19. Limites des décrochements en élévation

21. 2.5.1 Le joint de dilatation : pour quoi faire ?
Le béton, comme tous les matériaux, réagit aux variations de
température en se dilatant ou se rétractant.
Les variations de longueur induites ne posent pas de problème sur
des ouvrages de dimensions réduites.
Cependant dès lors que les dimensions de l’ouvrage deviennent
suffisamment grandes (dalle ou mur de plusieurs dizaines de
mètres), ces déformations deviennent significatives. Elles vont
induire des contraintes dans l’ouvrage qui peuvent mener à sa
fissuration si on ne prévoit pas de mise en décompression du
béton par un joint de dilatation.
Le joint de dilatation va alors absorber les déformations du béton
sous l’effet des variations de température et empêcher la fissuration
du béton.

24. 2.6 Système de contreventement :
Ensemble d’éléments de construction assurant la rigidité et la
stabilité vis a vis des forces horizontales engendrées par le séisme.
2.6.1 Contreventement général des bâtiments
La sécurité étant au cœur des préoccupations de l'architecte, il doit
dès le départ concevoir des bâtiments capables de résister aux
différentes sollicitations qu'ils peuvent subir. Ainsi, le
contreventement est un élément essentiel pour assurer la stabilité
de la structure et protéger les occupants en cas de séisme ou de
vents violents ou d'événements exceptionnels (exple: explosion).

25. 2.6.2 Classification des systèmes de contreventement
2.6.2.1 Structures en béton armé
Le contreventement des bâtiments en béton arme 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 sont distribuées a ces éléments structuraux
en proportion de leurs rigidités relatives a chaque niveau.

26. a) Portiques autostables en béton armé sans remplissage en
maçonnerie rigide
C’est une ossature constituée uniquement de portiques capables de
reprendre la totalité des sollicitations dues aux charges verticales et
horizontales.
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 ci-dessous précise le nombre maximal d’étages ainsi que
la hauteur maximale, pour ce genre de système (RPA 2024).

27. b) Système à contreventement mixte
Système de structure mixte dans lequel le transfert des charges
verticales et horizontales est assuré, conjointement, par l’ossature
spatiale (portiques) et les voiles.
Le Tableau ci-dessous précise le nombre maximal d’étages ainsi que
la hauteur maximale, pour ce genre de système (RPA 2024).

28. c) 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,
Pour ce système de contreventement, les bâtiments sont limites en
hauteur à 48 m.

29. d) Structure à ossature en béton armé contreventée entièrement
par noyau en béton armé
Le bâtiment est dans ce cas-là contreventé entièrement par un
noyau rigide en béton armé qui reprend la totalité de l’effort
horizontal.
Contreventement d’un bâtiment par Noyau centrale.

30. 2.6.2.2 Structures en acier
a) Ossature contreventée par portiques autostables
L’ossature complète reprend la totalité des charges verticales. Les
portiques ou cadres reprennent à eux seuls la totalité des charges
horizontales. La hauteur de tout bâtiment utilisant ce système pour le
contreventement, doit être limitée à 5 niveaux ou 17 m

31. b) Ossature contreventée par palées triangulées concentriques
L’ossature complète reprend la totalité des charges verticales et les
palées reprennent la totalité des charges horizontales. La hauteur des
bâtiments utilisant ce système pour le contreventement doit être
limitée à 10 niveaux ou 33m.
Dans cette classe de contreventement, on distingue deux (02) sous
classes, soit des palées en X et en V

32. b.1) Système d’ossature contreventée par palées triangulées en X :
Dans ce système, pour un nœud d’une palée, les axes de la
diagonale, de la poutre et du poteau convergent en un seul point
situé sur le centre du nœud.

33. b.2) Système d’ossature contreventée par palées triangulées en V :
Dans ce système, les poutres de chaque palée sont continues et le
point d’intersection des axes des diagonales de la palée se situe sur
l’axe de la poutre.

34. c) Ossature avec contreventements mixtes
Un contreventement mixte est une combinaison de 2 types de contreventement
choisis parmi certains de ceux définis précédemment. Il comprend des portiques
ou des cadres autostables couplés avec, soit des palées triangulées en X, soit des
palées triangulées en V, ou se rapprochant du V. L’ossature complète reprend la
totalité des charges verticales. Les contreventements mixtes ( cadres + palées )
reprennent la totalité des charges horizontales globales.

35. 2.7 Comportement à la torsion
Dans le contexte de l’action sismique, plusieurs faits sont à l’origine
de la torsion des bâtiments.
D’abord l’existence d’excentricités structurales entre les centres de
gravité M et les centre de rigidité S.
Les composantes horizontales de l'action sismique induisent dans
une structure, outre la flexion et le cisaillement, de la torsion, car
le centre de gravité M, point de passage de la force d'inertie
engendrée par le tremblement de terre, n'est généralement pas
confondu avec le centre de torsion S de cet étage. Il en résulte des
moments de torsion Mt.

36. 2.7.1 Comportement des structures symétriques et asymétriques
a) Structures symétriques
M: Centre de masse
S : Centre de rigidité

37. a) Structures asymétriques

38. Détermination du centre de rigidité S:
Le centre de rigidité S correspond au centre de gravite des inerties des
éléments de contreventement.

39. 2.8 Pathologies des bâtiments endommagés par les séismes
2.8.1 Maçonneries
Des fissures apparaissent en forme de X, dans les panneaux, causées
par les forces horizontales alternées appliquées suivant le plan des
murs (Figure a). Par ailleurs, des fissures verticales se forment, dans la
maçonnerie, engendrées par les forces sismiques perpendiculaires au
plan du panneau (Figure b)

40. La Figure (c) montre des dégradations d’une structure en
maçonnerie qui a vécu le séisme de Frioul d’Italie en 1976. Il existe
de nombreuses fissures diagonales, mais elles ne sont pas si graves
et les murs n’ont pas cédé.
Figure c: Fissuration de la maçonnerie (Séisme Fioul, Italie 1976)

41. 2.8.1 Irrégularité en plan
La structure du bâtiment doit être capable de résister à des actions
horizontales suivant toutes les directions et les éléments
structuraux doivent avoir des caractéristiques de résistance et de
rigidité similaires dans les deux directions principales, ce qui se
traduit par le choix de formes symétriques schématisées dans la
Figure d.
Figure d : Formes favorables : plans simples à 2 axes de symétrie

42. Par ailleurs selon la Figure E, les problèmes causés par cette
irrégularité peuvent être résumés en deux types. Premièrement, aux
points d'angle où les parties saillantes sont assemblées, une
concentration de contraintes se produit en raison des différentes
rigidités et des différents mouvements de ces parties du bâtiment. Le
second problème est celui des forces de torsion dont l’excentricité
résultante entre le centre de masse et le centre de rigidité tend à
déformer la structure et entraîne des forces de torsion.
Figure E: Déformation d’un bâtiment irrégulier en plan

43. Afin de minimiser les dommages dans la zone de croisement des
parties saillantes, qui doivent avoir la capacité de résister aux effets
de torsion de manière adéquate, plusieurs solutions ont été
proposées afin d’améliorer les dispositions pour atteindre la bonne
performance sismique, à savoir :

44. 1- Elimination du problème
2- Séparation en
sous-structures
3- Ajouter un renforcement 4- Transition

45. La Figure ci-dessous, illustre la dernière des solutions présentées
précédemment (Transition): les angles de cette étoile à trois
branches ont été adoucis pour éviter les dommages localisés dans
les angles rentrants.

46. 2.8.2 Irrégularité en élévation
En élévation, les principes de simplicité et de continuité se
traduisent par un aspect régulier de la structure, sans variation
brutale de rigidité comme illustre la figure ci-dessous.
La structure devrait avoir une distribution uniforme et continue du
point de vues masse, rigidité, et résistance,

47. Les différentes irrégularités en élévation pour les bâtiments sont
d’écrites dans les Figures suivantes:

48. La Figure ci-dessous, montre des dommages dans les angles
rentrants dans le plan vertical d’un bâtiment en béton armé dus aux
oscillations différentielles (séisme de Kobé, Japon 1995). Les deux
parties ne vibrent pas en même phase; sans séparation des deux
parties, le choc est presque inévitable,

49. La Figure ci-dessous illustre l’effondrement de la minaret de la
mosquée de Boudouaou, lors du séisme de Boumerdes en 2003.

50. Par ailleurs, la mosquée de la ville de Sidi Daoud indiquée dans la
Figure ci-dessous, qui a vécu le séisme de Boumerdes en 2003,
possède deux minarets indépendants du reste de la structure
raison pour laquelle ils sont intacts, La base n'a été que
partiellement endommagée surtout au niveau des remplissages
en briques mais l'ensemble a été réparé,

51. Afin de minimiser les dommages entre deux niveaux en élévation de
la structure, l’élargissement progressif à la base de la Tour Trans
America qui a subi le séisme de Loma Prieta (Californie) en 1989. Le
niveau inférieur bien que très ouvert a une rigidité comparable aux
autres étages.

52. Etage souple
1980

53. 2.9 Réparation d’un ouvrage post séisme
Les éléments structuraux, dépendent de leur résistance sismique
souhaitable, le niveau de dommages, peut être réparés ou renforcés
avec l’injection de résine, remplacement des pièces endommagées, de
chemisage en béton armé, ou en acier.
2.9.1 Techniques de renforcement des éléments structuraux
en béton armé
Les chemisages en béton armé sont appliqués sur le périmètre des
éléments structuraux (poteau, poutre, voile, …)

54. a) Par augmentation de section
Le procédé classique dont l’efficacité a été largement vérifié par
l’expérience, consiste à chemiser l’élément en augmentant sa section
par mise en œuvre d’une épaisseur de béton sur tout le périmètre
de l’élément primitif,
Chemisage par Augmentation des sections des poteaux

56. b) Par l’ajout de nouveaux voiles
La méthode de renforcement par voiles en béton armé consiste
ajouter des voiles assemblés avec des poteaux existant et de les
intégrer, à l’intérieur ou à l’extérieur du bâtiment, de telle façon à
respecter une régularité raisonnable en plan et en élévation de la
construction.

58. c) Chemisage en acier
L'association des profilés métalliques aux structures en béton armé,
comme réalisé sur les poteaux de la Figure ci-dessous, permet
d'augmenter la capacité portante de la structure.