Traité de construction parasismique
Réglementation, avant-projet, projet d'exécution, méthodes de calcul
Milan Zacek
Parenthèses
Avant-propos
5
Introduction
7
Chapitre I
Les tremblements de terre9
I-1 La tectonique des plaques et la genèse des tremblements de terre9
I-2 Géographie des séismes11
I-3 Classement des séismes12
I-3-1 Séismes déclenchés par l'homme12
I-3-2 Séismes naturels13
I-4. Ondes sismiques14
I-5 Enregistrement des séismes15
I-6 Mesure de la force des séismes17
I-6-1 Puissance des séismes : la magnitude17
I-6-2 Effets des séismes : l'échelle macrosismique d'intensité18
Chapitre II
Effets engendrés par les tremblements de terre25
II-1 Effets sur l'environnement naturel25
II-1-1 Types d'effets sur l'environnement naturel25
II-1-2 Effets de site25
II-1-2-1 Effets topographiques25
II-1-2-2 Effets lithologiques27
II-1-3 Principaux effets induits28
II-1-3-1 Liquéfaction des sols28
II-1-3-2 Glissement et éboulement de terrains29
II-1-3-3 Tassements importants, affaissements et effondrements de terrains32
II-1-3-4 Tsunami32
II-1-3-5 Seiches34
II-1-4 Apparition en surface de la faille sismogène34
II-2 Effets sur les constructions : aspects généraux36
II-2-1 Nature des charges sismiques36
II-2-2 Oscillations horizontales36
II-2-3 Oscillations verticales40
II-2-4 Oscillations de torsion.41
II-2-5 Déformations imposées par les variations spatiales du mouvement du sol43
II-3 Effets sur l'homme43
Chapitre III
Le risque sismique et sa prévention45
III-1 Notion de risque sismique45
III-2 Aléa sismique45
III-2-1 Définition45
III-2-2 Aléa sismique régional45
III-2-3 Aléa sismique local46
III-3 Vulnérabilité des constructions aux séismes46
III-4 Prévention du risque sismique47
III-4-1 Stratégies de prévention47
III-4-2 Protection des constructions contre les effets des séismes48
III-4-2-1 Construction neuve48
III-4-2-2 Bâtiments existants49
III-4-3 Aménagement du territoire51
III-4-3-1 Plans de prévention des risques naturels prévisibles (PPR)51
III-4-3-2 Urbanisme parasismique52
III-4-4 Information et formation54
III-4-4-1 Droit à l'information préventive sur les risques54
III-4-4-2 Formation en protection parasismique des bâtiments56
III-4-5 Organisation pour la gestion de crise56
Chapitre IV
Réglementation parasismique des bâtiments57
IV-1 Objet de la réglementation parasismique57
IV-2 Classification des ouvrages57
IV-2-1 Ouvrages à risque normal (ORN)58
IV-2-2 Ouvrages à risque spécial (ORS)59
IV-3 Zonage sismique réglementaire59
IV-4 Niveau de protection des ouvrages à risque normal60
IV-4-1 Protection minimale60
IV-4-1-1 Intensité du mouvement sismique sur site60
IV-4-1-2 Exigences de performance des bâtiments61
IV-4-2 Règles parasismiques autorisées61
IV-4-3 Bâtiments à risque normal soumis à obligation d'appliquer des règles parasismiques63
IV-4-4 Historique des règles parasismiques françaises pour les bâtiments à risque normal66
IV-5 Protection des ouvrages à risque spécial (ORS)67
IV-5-1 Installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE)67
IV-5-2 Barrages69
IV-5-3 Installations nucléaires69
IV-6 Limites de la protection parasismique réglementaire70
Chapitre V
Choix du terrain à construire, implantation des bâtiments71
Chapitre VI
De la structure73
VI-1 Caractéristiques générales des structures73
VI-1-1 Actions mécaniques sur les structures. Charges73
VI-1-2 Solidité74
VI-1-3 Stabilité d'ensemble74
VI-1-3-1 Définition74
VI-1-3-2 Stabilité d'ensemble interne75
VI-1-3-3 Contreventement75
VI-1-4 Résistance mécanique des éléments structuraux79
VI-1-5 Rigidité79
VI-1-6 Comportement ductile et comportement fragile80
VI-1-7 Structures isostatiques et structures hyperstatiques81
VI-2 Structures parasismiques82
VI-2-1 Pourquoi certains bâtiments résistent aux séismes et d'autres non83
VI-2-2 Stratégies de protection parasismique des bâtiments83
VI-2-3 Choix du système porteur84
VI-2-4 Choix du matériau de structure88
VI-2-5 Structure principale et structure secondaire90
VI-2-6 Mécanisme de résistance des constructions aux séismes90
VI-2-7 Capacité des constructions à dissiper l'énergie92
VI-2-7-1 Mécanismes de dissipation d'énergie92
VI-2-7-2 Ductilité des structures94
VI-2-7-3 Amortisseurs parasismiques99
VI-2-8 Utilisation d'une masse passive107
VI-2-9 Contrôles actif et semi-actif108
Chapitre VII
Parti architectural : esquisse et avant-projet111
VII-1 Incidence de l'architecture sur le comportement d'un bâtiment exposé aux séismes111
VII-2 Résonance du bâtiment avec le sol112
VII-3 Dimensions horizontales des bâtiments117
VII-4 Parti architectural en plan120
VII-4-1 Plans de forme sensiblement carrée ou rectangulaire121
VII-4-2 Plans comportant des ailes, des retraits ou des surfaces en saillie143
VII-4-3 Plans de forme trapézoïdale147
VII-4-4 Plans de forme triangulaire148
VII-4-5 Plans de forme circulaire, elliptique ou polygonale proche du cercle149
VII-4-6 Plans de forme irrégulière151
VII-5 Parti architectural en élévation151
VII-5-1 Bâtiments de dimensions horizontales constantes sur toute sa hauteur151
VII-5-2 Bâtiments comportant un ou plusieurs niveaux en retrait et bâtiments en forme de pyramide151
VII-5-3 Bâtiments comportant un ou plusieurs niveaux saillants156
VII-5-4 Bâtiments « inclinés »157
VII-5-5 Bâtiments-ponts157
VII-5-6 Constructions adossées à une pente158
VII-6 Cas particulier des coques159
VII-7 Cas particulier des membranes textiles160
VII-7-1 Caractéristiques générales160
VII-7-2 Membranes gonflées160
VII-7-3 Membranes portées161
VII-8 Cas particulier des constructions à toitures en câbles161
VII-9 Parties de bâtiment162
VII-9-1 Angles de bâtiment162
VII-9-2 Escaliers164
VII-9-2-1 Escaliers intérieurs164
VII-9-2-2 Escaliers extérieurs165
VII-9-3 Mezzanines et galeries166
VII-9-4 Balcons, auvents et autres éléments en porte-à-faux167
VII-9-5 Passerelles et escaliers entre bâtiments169
VII-9-6 Recommandations communes pour la conception d'ensemble170
Chapitre VIII
Projet d'exécution et réalisation173
VIII-1 Dispositions constructives parasismiques173
VIII-2 Sols et fondations174
VIII-2-1 Conditions de sol174
VIII-2-2 Choix du niveau de fondation en fonction du sol d'assise176
VIII-2-3 Interaction sol-structure176
VIII-2-4 Fondations177
VIII-2-4-1 Dispositions générales177
VIII-2-4-2 Fondations superficielles180
VIII-2-4-3 Niveaux enterrés formant un caisson rigide183
VIII-2-4-3 Fondations profondes183
VIII-3 Planchers188
VIII-3-1 Rôle des planchers en situation sismique188
VIII-3-2 Facteurs de rigidité des planchers-diaphragmes190
VIII-3-3 Dispositions constructives parasismiques pour les planchers191
VIII-3-3-1 Dispositions nécessaires pour assurer la « fonction diaphragme » des planchers191
VIII-3-3-2 Dalle pleine en béton armé coulé en place191
VIII-3-3-3 Plancher à prédalles193
VIII-3-3-4 Plancher à dalles alvéolées195
VIII-3-3-5 Planchers à poutrelles et entrevous196
VIII-3-3-6 Plancher en dalle mixte avec tôles nervurées en acier (plancher collaborant)198
VIII-3-3-7 Plancher en panneaux à base de bois199
VIII-3-3-8 Plancher en lames de bois massif201
VIII-4 Constructions en maçonnerie201
VIII-4-1 Pathologie sismique des constructions en maçonnerie201
VIII-4-2 Types de construction en maçonnerie admis par l'Eurocode 8 et l'Annexe nationale204
VIII-4-3 Conception d'ensemble204
VIII-4-3-1 L'Eurocode 8-1-règles générales204
VIII-4-3-2 Eurocode 8-1-bâtiments simples en maçonnerie205
VIII-4-3-3 Guides CPMI-EC8-Construction parasismiques des maisons individuelles207
VIII-4-3-4 Règles PS-MI 89 révisées 92-Construction parasismique des maisons individuelles et des bâtiments assimilés209
VIII-4-3-5 Règles de bonne conception210
VIII-4-4 Matériaux et jointoiements211
VIII-4-5 Dispositions constructives212
VIII-4-5-1 Chaînages212
VIII-4-5-2 Ouvertures pour fenêtres et portes219
VIII-4-5-3 Saignées dans les murs participant au contreventement220
VIII-4-5-4 Mise en place des maçonneries220
VIII-4-5-5 Cas particulier des maçonneries en terre crue221
VIII-5 Constructions en béton armé224
VIII-5-1 Pathologie sismique des constructions en béton armé224
VIII-5-2 Types de structure en béton armé selon l'Eurocode 8228
VIII-5-3 Classes de ductilité228
VIII-5-4 Dispositions communes229
VIII-5-4-1 Zones critiques229
VIII-5-4-2 Matériaux229
VIII-5-4-3 Continuité des barres d'armature229
VIII-5-4-4 Ancrage des armatures transversales230
VIII-5-5 Ossatures en portiques coulées en place (ossatures contreventées par effet de portique)231
VIII-5-5-1 Principe de protection selon l'Eurocode 8 (structures de classes DCM et DCH)231
VIII-5-5-2 Poutres primaires233
VIII-5-5-3 Poteaux primaires234
VIII-5-5-4 Nouds poteau-poutre235
VIII-5-5-5 Panneaux de remplissage en maçonnerie235
VIII-5-6 Structures comportant des murs primaires en béton coulé en place238
VIII-5-6-1 Généralités238
VIII-5-6-2 Murs ductiles238
VIII-5-6-3 Murs ductiles couplés241
VIII-5-6-4 Murs de grandes dimensions en béton peu armé.243
VIII-5-7 Ossatures en poteaux et poutre préfabriqués243
VIII-5-8 Constructions en panneaux préfabriqués de grandes dimensions245
VIII-5-9 Dispositions constructives pour la structure secondaire246
VIII-6 Constructions en acier247
VIII-6-1 Pathologie sismique des constructions en acier247
VIII-6-2 Types de structure en acier selon l'Eurocode 8248
VIII-6-3 Classes de ductilité249
VIII-6-4 Dispositions communes249
VIII-6-4-1 Matériaux 249
VIII-6-4-2 Zones dissipatives249
VIII-6-4-3 Assemblages250
VIII-6-5 Ossatures en portique252
VIII-6-6 Ossatures avec triangulation à barres centrées253
VIII-6-7 Ossatures avec triangulation à barres excentrées254
VIII-6-8 Structures avec noyaux ou murs en béton255
VIII-6-9 Ossatures en portiques combinés avec une triangulation à barres centrées255
VIII-6-10 Ossatures en portiques avec des remplissages255
VIII-6-11 Dispositions des guides CPMI-EC8 pour les bâtiments simples256
VIII-7 Bâtiments mixtes en acier et béton256
VIII-7-1 Pathologie sismique des constructions mixtes en acier et béton256
VIII-7-2 Types de structure mixtes en acier et béton257
VIII-7-3 Classes de ductilité258
VIII-7-4 Dispositions communes258
VIII-7-4-1 Matériaux258
VIII-7-4-2 Zones dissipatives258
VIII-7-4-3 Éléments de structure primaires259
VIII-7-5 Dispositions constructives pour la structure260
VIII-7-5-1 Ossatures en portique260
VIII-7-5-2 Ossatures mixtes avec triangulation à barres centrées260
VIII-7-5-3 Ossatures mixtes avec triangulation à barres excentrées260
VIII-7-5-4 Systèmes structuraux mixtes en murs de béton armé et ossature en acier enrobée ou non261
VIII-7-5-5 Structures à voiles mixtes avec une plaque en acier verticale261
VIII-8 Constructions en bois262
VIII-8-1 Pathologie sismique des constructions en bois262
VIII-8-2 Classes de ductilité264
VIII-8-3 Dispositions communes264
VIII-8-3-1 Matériaux264
VIII-8-3-2 Assemblages264
VIII-8-3-3 Durabilité266
VIII-8-3-4 Contrôle de qualité266
VIII-8-4 Constructions en murs à ossature en bois266
VIII-8-4-1 Comportement et constitution266
VIII-8-4-2 Stabilité d'ensemble266
VIII-8-4-3 Dispositions constructives parasismiques267
VIII-8-5 Charpentes de toiture en bois271
VIII-8-5-1 Charpentes industrielles légères de type fermettes271
VIII-8-5-2 Charpentes à fermes et pannes274
VIII-8-6 Ossatures en poteaux et poutres de portées courantes277
VIII-8-6-1 Ossatures en portiques bidirectionnels277
VIII-8-6-2 Ossatures contreventées278
VIII-8-7 Charpentes de grande portée279
VIII-8-7-1 Caractéristiques générales279
VIII-8-7-2 Structures en portiques280
VIII-8-7-3 Structures en arcs283
VIII-8-8 Voiles courbes283
VIII-9 Éléments non structuraux285
VIII-9-1 Comportement des éléments non structuraux sous charge sismique et types de protection285
VIII-9-2 Dispositions réglementaires285
VIII-9-3 Facades289
VIII-9-3-1 Façades en panneaux préfabriqués de béton armé288
VIII-9-3-2 Façades Légères289
VIII-9-3-3 Fenêtres291
VIII-9-3-4 Murs de parement en maçonnerie294
VIII-9-3-5 Revêtement muraux attachés en pierre mince294
VIII-9-4 Éléments suspendus devant les façades295
VIII-9-5 Acrotères en maçonnerie ou béton295
VIII-9-6 Carde-corps297
VIII-9-7 Conduits de fumée et de ventilation en maçonnerie297
VIII-9-8 Couvertures300
VIII-9-9 Cloisons intérieures301
VIII-9-9-1 Cloisons et doublages en maçonnerie302
VIII-9-9-2 Cloisons en pavés de verre303
VIII-9-9-3 Cloisons en plaques de plâtre sur ossature303
VIII-9-9-4 Cloisons en carreaux de plâtre303
VIII-9-9-5 Cloisons en menuiserie304
VIII-9-10 Revêtements muraux305
VIII-9-11 Plafonds solidaires de la structure306
VIII-9-12 Plafonds suspendus306
VIII-9-13 Planchers surélevés (planchers techniques)308
VIII-10 Équipement d'immeubles309
VIII-10-1 Effets des séismes sur les équipements et types de protection309
VIII-10-2 Dispositions de l'Eurocode 8 et principes de conception communs310
VIII-10-3 Réservoirs d'eau sur toit310
VIII-10-4 Ascenseurs312
VIII-10-5 Équipement lourd : moteurs, machines tournantes, compresseurs, groupes électrogènes, pompes, cuves, réservoirs sous pression, échangeurs, chaudières, chauffe-eau...315
VIII-10-6 Équipement électrique316
VIII-10-7 Équipement de climatisation319
VIII-10-8 Tuyauterie319
VIII-10-9 Armoires et rayonnages322
VIII-10-10 Appareils de table : ordinateurs, moniteurs, microscopes, appareils électroniques, appareils de soins médicaux, etc.326
VIII-10-11 Extincteurs et bouteilles de gaz327
VIII-10-12 Chariots et appareils sur roulettes327
VIII-11 Isolation parasismique328
VIII-11-1 Principe et performances328
VIII-11-2 Avantages de l'isolation parasismique328
VIII-11-3 Inconvénients de l'isolation parasismique329
VIII-11-4 Emplacement des appuis parasismiques330
VIII-11-5 Dispositions constructives générales331
VIII-11-6 Types d'appuis parasismiques332
VIII-11-6-1 Appuis à déformation332
VIII-11-6-2 Appuis à glissement334
VIII-11-6-3 Appuis à déformation et glissement336
VIII-11-6-4 Appuis à roulement336
VIII-11-6-5 Procédés d'isolation expérimentaux337
VIII-11-6-6 Conclusion339
Chapitre IX
Calcul des actions sismiques d'ensemble341
IX-1 Méthodes de calcul des charges sismiques341
IX-2 Modélisation des bâtiments341
IX-3 Méthodes d'analyse spectrale342
IX-4 Analyse chronologique non linéaire (analyse temporelle)346
IX-5 Analyse en poussée progressive (« pushover »)347
Annexes
349
Glossaire
365
Bibliographie et références
373
Crédits
377
Table des tableaux et encadrés
379