Diapositive 1

Expos en parasismique sur: Les diffrentes mthodes ou techniques pour remdier au problme sismique:

Le systme portique1Ralis par:Abdelilah BOULOUIZMandimbihery Anjaralova RAKOTONIRINAMounir KOUHILALE SYSTME PORTIQUEPLANIntroductionGnralitsDispositions gnralesZones critiquesPoteauxPoutresPanneaux de remplissageDiffrentes dispositions des lments du systme portiqueStabilit du systme portique vis--vis des charges latralesConclusion

22Le choix judicieux d'un type de structure ne garantit pas en soi un bon comportement de la construction lors d'un sisme. Pour cela, sa conception doit tre galement judicieuse.INTRODUCTIONLE SYSTME PORTIQUE3GnralitsLE SYSTME PORTIQUEChoix dun systme parasismique4Il existe trois diffrents types de systmes parasismiques:

Le systme portiqueLe systme sparatif (voiles)Le systme mixte (voiles + portiques)GnralitsLE SYSTME PORTIQUEDfinition dun systme portique:Un portique est une structure lmentaire , constitue de deux montants supportant une traverse , ces trois lments ayant leurs axes contenus dans un mme plan . Sa fonction structurelle est de partager les charges qui sappliquent sur lui en les transmettant vers ses fondations , pour gnrer un espace dgag.5Dispositions gnralesComportement globalArmatures, considrations gnralesArmatures longitudinalesArmatures transversalesSection des pices, excentricitsLE SYSTME PORTIQUE6Comportement global La flexibilit latrale des systmes portiques peut amener des dformations importantes sous sisme en cas de structures lances. Dans ce cas, on sera amen raidir par des systmes mixtes (portiques et voiles).Rechercher un degr dhyperstaticit lev et un dimensionnement en capacit favorisant de prfrence la formation des rotules plastiques par flexion dans les poutres (pas de portes trop courtes).Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE7Armatures longitudinales: ncessaires la rsistance aux efforts normaux ou de flexion.Armatures transversales: ncessaires la rsistance aux efforts tranchants et au confinement du bton.Adhrence acier-bton: Vulnrabilit aux renversement defforts. La perte dadhrence, irrversible, est particulirement sensible dans les nuds et zones dassemblage. Les conditions dancrage et de recouvrement doivent tre tudies et ralises avec soin.Armatures, considrations gnralesDispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE8

LE SYSTME PORTIQUEExemple d ancrage et de recouvrement mal executs 9Selon RPS-92 11.31:La continuit des armatures longitudinales: le recouvrement ou tout autre procd ne doit pas entrainer la fragilisation de larmature. Les coudes et les crochets sont interdits dans toutes les pices comprimes ou parties comprimes des pices flchies (coudes 90 autoriss pour certaines ncessits: liaison avec semelle, ancrages dextrmit dans la partie confine en vitant la pousse au vide). Armatures longitudinales.Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE10

LE SYSTME PORTIQUE11Recouvrement et ancrage des barres longitudinalesSelon RPS-92 11.313:Hors zones critiques: longueurs (BAEL) majorer de 30%Dans les zones critiques: longueurs (BAEL) majorer de 50% (si possible, viter les recouvrements en zones critiques)Les armatures transversales doivent respecter lefficacit des coutures rsultant de la transmission des efforts entre les barres longitudinales.Armatures longitudinales.Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE12RPS-92 11.32:La continuit des cadres, cerces et pingles est assure par des coudes dangle au centre 135.Les zones critiques doivent avoir un retour rectiligne du cadre vers le centre dau moins 10. Chaque barre longitudinale comprime doit tre maintenue par des barres transversales sopposant son flambement. Les premires armatures transversales doivent tre disposes 5 cm maximum du nu de lappui ou de lencastrement. Armatures Transversales.Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE13

LE SYSTME PORTIQUE14RPS-92 11.331:b et h > 25 cmS > 625 cmAmes des poutres > 15 cm

Section des pices et excentricit.Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE15RPS-92 11.332Lexcentricit maximale des axes ne doit pas dpasser 1/8 de la largeur de la pice dappui.Elle est prise en compte dans les calculs des moments rsultants des excentricits.

Section des pices et excentricit.Dispositions gnralesLE SYSTME PORTIQUE16Les nuds des portiques subissent des efforts alterns levs qui peuvent dtruire ladhrence du bton et de lacier.Leur volume doit tre frett pour lui donner une bonne ductilit en donnant la priorit au poteau.Leur rsistance doit tre suprieure celle des lments quils relient.Les nuds.LES ZONES CRITIQUESLE SYSTME PORTIQUE17Dans les zones critiques, nous avons les nuds qui sont les parties ou les poutres et les poteaux se relient entre eux. Pendant les tremblements de terre, ces nuds subissent des effort levs qui peuvent dtruire ladhrence du bton et de lacier. Pour cela ils doivent tre renforc et leur resistance doit tre suprieur celle des elements quils relient. 17

RPS-92 11.34:LE SYSTME PORTIQUE18Selon RPS 92 11.34 les nuds sont definie comme sur le schema. Tels que pour les poteaux, ils sont definies comme lc et pour les poutres, lc 18Amlioration des performances de nuds dossature par le bton de fibres. Lusage de btons de fibres 100Kg/m3 permettrait de supprimer les armatures transversales des nuds et amliorerait ladhrence du bton sur les barres de 40%.Ce type de nuds est plus ductile, plus rigide et plus rsistant que les nuds frettsLE SYSTME PORTIQUELes nuds.LES ZONES CRITIQUES19

Comme nous lavions vu dans le schma prcdant, les ferraillages des nuds sont compliqus et suivent des recommandations strictes. Une autres solutions est prconises cest dutiliser des btons de fibres 100Kg/m3 qui amliorerait ladhrence du bton sur les barres de 40% et mme qui permettrait de supprimer les armatures transversales des nuds. Les experimentation montre aussi que les zones critiques ainsi traite sont plus rigide et ductile. 19

Nud ductile en bton de fibresLE SYSTME PORTIQUELes nuds.LES ZONES CRITIQUES20Un exemple de dimensionnement et de disposition des armatures dans les nuds en bton de fibres. Comme nous le voyons, les armatures transversales ne sy trouve plus ou a t reduites. 20

Gomtrie des nuds dossatureLes excentrements et sections trs diffrentes sont viter pour une bonne ductilit de la zone critique.LE SYSTME PORTIQUELes nuds.LES ZONES CRITIQUES21Voici quelque formes de liaison qui nous montre celles qui sont conseilles et celles qui ne le sont pas Comme nous le voyons, on doit viter en tant que possible lexcentricit de laxe des poutres et de laxe des poteaux. 21RPS-92 11.36:L < 4h sectionPoteaux courts ou brids, mais aussi consoles, poutres et parois flchies dans leur plan.Les pices courtes sont considres comme zones critiques sur toute leur longueur.Leurs armatures doivent ainsi tre conues selon les rgles des zones critiques sur toute leur hauteur. LE SYSTME PORTIQUELes pices courtes.LES ZONES CRITIQUES22

Comme zone critique, nous avons aussi les pices courtes qui peuvent tre des poteaux ou des poutres raccourci par des panneaux de remplissage en maonnerie ou en bton arm. Ils sont traits et arms comme les zones critiques des nuds (ce que nous avions vu prcdemment). 22Section courteLa cration de ce type de section courte travaillant en cisaillement, pour un effet architectural, est difficile grer techniquement pour un comportement ductile sous sollicitations alternes.

LE SYSTME PORTIQUELes pices courtes.LES ZONES CRITIQUES23Les sections courtes sont aussi dimensionner avec attention car elles subissent des fortes contraintes de cisaillement en plein tremblement de terre.23Les poteaux doivent pouvoir flchir sur toute leur hauteur.Lensemble des poteaux dune mme structure doit avoir une mme raideur sur un mme niveau et une rduction de raideurs ventuelles vers les tages levs trs progressive (viction des accumulations de charges localises importantes).Les poteaux courts sont viter car rsistant mal leffort tranchant auquel ils doivent rsister.La ductilit des poteaux augmente avec leur section (abaissement de leffort normal rduit).LE SYSTME PORTIQUELES POTEAUX24

Armatures des poteauxSpcifis par RPS 92:LE SYSTME PORTIQUELES POTEAUX

Poteau trait en zone critique sur toute sa hauteur25Selon RPS 92, en voici quelque disposition des armatures transversales pour les poteaux.25Respecter le principe poteau fort poutre faible. b 25 cm (RPS-92) b 20 cm (EC8) h si possible < 4b (stabilit latrale)Poutres courtes: zone critique sur toute la longueur.LE SYSTME PORTIQUELES POUTRES26Pour les poutres, selon RPS 92, la base doit tre suprieure ou gale 25cm tandis quil est conseill que la hauteur soit inferieure 4 fois la dimension de cette base pour assurer sa stabilit latrale. Et comme pour les poteaux, les poutres courtes sont aussi traites comme des zones critiques sur toute leur longueur. 26

Armatures des poutresSpcifies par RPS-92

Favoriser les rotules plastiques dans les poutres de forte inertie verticale.LE SYSTME PORTIQUELES POUTRES27Pour raliser ce systme poteau fort-poutre faible, il faut favoriser des rotules plastiques 40.5cm du poteau dans les poutres; les armatures de ces rotules sont raliser comme sur limage droite. 2728

LE SYSTME PORTIQUE

Comme nous le voyons dans cette animation, on peut constater leffet de ces rotules plastique placs dans la structure. Mais comme elle concerne les portique en aciers, les exprimentalistes ont placs des rotules mme dans les mi-hauteurs des poteaux.Limage droite nous montre la dformation du systme quand ses rotules sont placs dans les poutres et aux extrmits des poteaux. 28RPS-92 12.224:Les panneaux pris en compte pour la modlisation sont les panneaux pleins.Commentaire: le comportement des constructions concernes apparait comme alatoire. On ne dispose pas lheure actuelle dlments exprimentaux suffisamment complets pour permettre ltude rationnelle de ces btiments Il est dconseill de raliser de la sorte des btiments de plus de 3 ou 4 niveaux.LE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE29

Pousse au vide due aux panneaux de remplissageLE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE30Dispositions constructives pour les remplissage en maonnerieRPS-92, 12-2242:Les dispositions applicables sont celles des maonneries chanes Attention porte sur les poteaux brids par un panneau partiel: pice courte traiter comme telleSi un panneau non plein est pris en compte pour la modlisation, les encadrements doivent tre dimensionns pour les sollicitations rsultantes.

LE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE31

Remplissages partielsLe remplissage partiel des panneaux entre les lments dossature cre un problme de tronon court qui doit tre trait. LE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE32

Cration dune section courte par un panneau partielLE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE33

Attention aux remplissages partiels sils contraignent des lments principaux.Poteau BridLE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE34

Exemple de remplissage de maonnerie amliors par des croix en BA

San Francisco, contreventement posteriori dune ossature BALE SYSTME PORTIQUELES PANNEAUX DE REMPLISSAGE EN MACONNERIE3536LE SYSTME PORTIQUEDIFFERENTES DISPOSITIONS DES ELEMENTS DU SYSTME PORTIQUETraves rgulires.Une alternance de traves larges et de traves troites cre des zones plus rigides que d'autres. Ces zones sont sollicites d'une manire prfrentielle alors mme que leur dformabilit, et donc aussi leur capacit absorber l'nergie, est rduite. Il est souhaitable de rechercher la rgularit dans toutes les directions principales afin d'obtenir une distribution uniforme de la rigidit horizontale.37LE SYSTME PORTIQUEDIFFERENTES DISPOSITIONS DES ELEMENTS DU SYSTME PORTIQUESuperposition des lments porteurs verticaux.Les reports horizontaux de charge entranent des sollicitations de cisaillement importantes dans les poutres. La ductilit de ces zones est donc faible et une rupture fragile est donc possible.

38LE SYSTME PORTIQUEDIFFERENTES DISPOSITIONS DES ELEMENTS DU SYSTME PORTIQUEPoteaux de sections comparables.Les poteaux larges subissent donc, lors des sismes, une charge sismique 125 fois plus grande que les autres poteaux, alors que leur rsistance n'est que 25 fois suprieure. Sils participent au contreventement de manire significative. Leur destruction lors d'un sisme de forte magnitude est probable.39

Ils pourraient subir des dommages sismiques importantsLE SYSTME PORTIQUEPoteaux de sections comparables.Les voiles de bton symtriquement placs assurent le contreventement. La part des charges distribue sur les poteaux est faible40LE SYSTME PORTIQUEDIFFERENTES DISPOSITIONS DES ELEMENTS DU SYSTME PORTIQUENiveaux ayant une rigidit comparableIl est prfrable que les diffrents niveaux d'un btiment possdent une rigidit constante ou variant faiblement. Une diminution progressive de rigidit vers le haut est acceptable (diffrence de 20 % au plus entre deux niveaux).41LE SYSTME PORTIQUEDIFFERENTES DISPOSITIONS DES ELEMENTS DU SYSTME PORTIQUEHomognit structuralL'homognit est souhaitable aussi bien l'chelle de la structure qu' celle des lments structuraux.

42LE SYSTME PORTIQUEStabilit du systme portique vis--vis des charges latralesRle et constitution des contreventements D'assurer la stabilit des constructions non autostables vis--vis des charges horizontales De raidir les constructions. 43ContreventementDIAPHRAGMES

Transmettre les charges sismiques horizontales sur les lments verticaux de contreventement(murs, traves triangules ou portiques)44Rle du contreventement vertical

File de poteaux et poutres instable sous charges horizontales

Des lments verticaux de contreventement (mur, tirants croiss ou portique) assurent la stabilit de la file dans son plan en formant une buteCertaines structures, comme les ossatures en poteaux et poutres, n'ont frquemment pas la rigidit ncessaire pour rsister aux charges horizontales. L'adjonction d'lments verticaux rigides dans leur plan permet alors d'assurer leur stabilit (fig. 2.94). En cas de sisme, leur absence de pales de stabilit peut conduire l'effondrement de la structure45Conclusion46Pour assurer une bonne conception parasismique il faut choisir judicieusement le systme parasismique idal qui rpond aux besoins et aux restrictions imposs par larchitecture de louvrage, do la ncessit de connaitre les domaines dapplication des systmes sparatif et mixte pour un meilleur emploi de ces derniers aux cots du systme portique lors de la conception.Merci pour votre attention47