03 dd conception parasismique pont
Post on 17-Jan-2016
38 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Centre d'Études Techniques de l'Équipement Méditerranée
www.cete-mediterranee.fr
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Denis DAVICETE Méditerranée
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 2
2
Plan de l'exposé
● La nouvelle législation parasismique applicable aux ponts
● Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées
● Cas général● Zones de forte sismicité
● Référentiel technique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 3
3
La nouvelle législation sismique nationale● Vue d'ensemble
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 4
4
La nouvelle législation sismique nationale● Référentiel normatif relatif aux ponts en zones sismiques
Législation nationale - Décret n°2010-1254 du 22 octobre 2010 relatif à la prévention du risque sismique- Décret n°2010-1255 du 22 octobre 2010 portant délimitation des zones de sismicité du territoire français- Arrêté du 26 octobre 2011 relatif à la classification et aux règles de construction parasismique applicables aux ponts de la catégorie dites "à risque normal"
Normes de calcul européennes et leurs Annexes Nationales - NF EN1998-1 et NF EN1998-1/NA - Eurocode 8 : Calcul des structure pour leur résistance aux séismes – Partie 1 : Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments- NF EN1998-2 et NF EN1998-2/NA - Eurocode 8 : Calcul des structure pour leur résistance aux séismes – Partie 2 : Ponts- NF EN1998-5 et NF EN1998-5/NA - Eurocode 8 : Calcul des structure pour leur résistance aux séismes – Partie 5 : Fondations, ouvrages de soutènement et aspects géotechniques
Normes « produits » européennesNF EN 15129 : Dispositifs antisismiques
Ne
couv
re p
as la
pro
blém
atiq
ue
des
pont
s ex
ista
nts
!
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 5
5
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouveau zonage
Décret n°2010 - 1255
Ancien zonage
Découpage cantonal Fondé sur évaluation statico-
déterministe de l'aléa Données sismologiques
antérieures à 1984
Nouveau zonage
Découpage communal Amélioration de la
connaissance de la sismicité Application des normes
Eurocode 8 : zonage défini suivant une approche probabiliste
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 6
6
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouveau zonage
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Décret n°2010 - 1255
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 7
7
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouveau zonage
Nouveau zonage (zones sism. ≥ 2) : > 21000 communes concernées 66% du territoire
Ancien zonage (zones sism. ≥ 1a) : 5000 communes concernées 17% du territoire
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Décret n°2010 - 1255
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 8
8
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouvel d'arrêté « ponts »Quelques éléments à retenir :
● Arrêté nouveau abrogeant l'arrêté du 15 septembre 1995
● Entré en vigueur depuis 1er janvier 2012
● Fixe les nouveaux paramètres de dimensionnement des ouvrages neufs : - Définition de l'aléa (accélérations et spectres de calcul)
- Définition des catégories d'importance
● Impose l'application de l'Eurocode 8 (NF EN 1998-2, NF EN 1998-1 et NF EN 1998-5 + AN)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Arrêté ponts26 octobre 2011
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 9
9
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouvel d'arrêté « ponts »Quelques éléments à retenir :
● Domaine d'application : OA neufs (yc passerelles et murs solidaires), zones ≥ 2 et cat. ≥ II, vis-à-vis de la seule exigence de non-effondrement (Etat-Limite Ultime)
● Modification à la baisse des accélérations de calcul au rocher :
… mais : coefficients de sol très pénalisants (jusqu'à x1,8 pour les sols mous)
● Analyse de liquéfaction requise uniquement en zones ≥ 3
Anciennes
Zones
Classes
A B C D
0 X X X X
Ia X 1,0 1,5 2,0
Ib X 1,5 2,0 2,5
II X 2,5 3,0 3,5
III X 3,5 4,0 4,5
NouvellesZones Catégories
I II III IV
1 X X X X
2 X 0,7 0,84 0,98
3 X 1,1 1,32 1,54
4 X 1,6 1,92 2,24
5 X 3,0 3,6 4,2
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Arrêté ponts26 octobre 2011
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 10
10
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouvel d'arrêté « ponts »Quelques éléments à retenir :
● Nouvelles catégories I, II, III et IV globalement cohérentes avec les anciennes classes A, B, C et D :
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Arrêté ponts26 octobre 2011
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 11
11
La nouvelle législation sismique nationale● Le nouvel d'arrêté « ponts »Ce qui change en pratique :
Pas de révolution dans les concepts de base relatifs à la prise en compte du séisme sur les ponts...
… mais certaines évolutions sensibles et ajouts par rapport aux anciennes règles PS92 (mettant à profit les avancées scientifiques les + récentes) :
● Modification de l'aléa (notamment nouveau zonage + prise en compte différente des effets de site géologiques)
● Qualification des sols basée sur des essais très spécifiques (mesure des vitesses d'ondes de cisaillement)
● Meilleure prise en compte de l'endommagement structurel (fissuration, plastification) dans les calculs (+ réaliste mais + complexe et nécessitant des moyens logiciels spécifiques et une expertise pointue)
● Dispositions constructives plus ciblées et globalement moins contraignantes● Prise en compte de la composante verticale (a
vg/a
g = 0,9 ou 0,8 a
g) uniquement pour
certaines justifications spécifiques● Encadrement normalisé (EC8-2 + NF EN 15129) de l'utilisation des dispositifs
antisismiques
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Arrêté ponts26 octobre 2011
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 12
12
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Nature des sollicitations sismiques sur les ponts
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 13
13
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Nature des sollicitations sismiques sur les ponts
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Kobé (Japon, 1995) Conception (Chili, 2010)
Northridge (USA, 1994)
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 14
14
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Les 3 principes de conception parasismique des ponts selon
l'EC8-2
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Ductile
Isolation sismique (et amortissement)
AA élastomère classiques
Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
F
d
F
d
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 15
15
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Les 3 principes de conception parasismique des ponts selon
l'EC8-2
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Ductile
Isolation sismique (et amortissement)
AA élastomère classiques
Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
F
d
F
d
Solution généralement la mieux adaptée dans le cas des ponts métalliques de petites et moyennes portées
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 16
16
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Connexion souple entre appuis et tablier
Raideur de l'ouvrage principalement dictée par celle des appareils d'appui
Gnéop_séisme
= 1 MPa
a b
e
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 17
17
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Aucune incursion en principe dans le domaine post-élastique des matériaux Coefficient de comportement : q = 1
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 18
18
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Avantages/inconvénients Calculs relativement aisés
Efforts sismiques efficacement abaissés (souplesse = filtre fréquentiel)
Structure intacte après séisme
Aucune dissipation d'énergie
Limites du domaine d'emploi des AA élastomère
Capacité de descentes de charges limitées : pb si tablier lourd Limites de déformation AA peuvent être incompatibles en zones de sismicité
moyenne à forte Compatibilité séisme/statique peut nécessiter quelques itérations
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 19
19
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Domaine d'emploi :
Sismicité faible à moyenne Ouvrages courants ou non-courants (notamment tabliers mixtes)
Méthode d'analyse :
Principe : analyse spectrale (spectre élastique)F = M x S
e(T)
Analyse basée sur Ibrute
A cumuler avec les modes propres de piles...
Majoration sécuritaire des efforts(à associer à un prolongement du plateau spectral jusqu'à l'origine)
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 20
20
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Principes de dimensionnement :
Combinaisons spaciales des sollicitations sismiques :
E1 = Elong ± 0,3 Etrans ± 0,3 Evert
E2 = Etrans ± 0,3 Elong ± 0,3 Evert
E3 = Evert ± 0,3 Elong ± 0,3 Etrans
Combinaison de calcul :
Uniquement dans quelques cas particuliers :- Proximité de faille- Tablier précontraint- Dispositifs d'appui- Béquilles ou piles inclinées...
Uniquement pour les OA à fort trafic : Essentiellement AA et JdC
Valeur quasi-perm actions longue durée : - poussée terres- poussée hydrostat. + hydrodyn. ...
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 21
21
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Principes de dimensionnement :
Règles générales
Coefficients de sécurité matériaux sous séisme : γc = 1,3 ; γ
s = 1,0
Moments fléchissants : Directement à partir du spectre élastique : MRd
≥ MEd
Efforts tranchants : Efforts multipliés γBd : VRd
≥ γBd
.VEd
Déplacements : Directement à partir du spectre élastique : dRd
≥ dEd
Obtenu éventuellement après quelques itérations sur l'inertie fissurée des piles
Coefficient sécurité vis-à-vis des ruptures fragiles : γ
Bd = 1,25
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 22
22
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Principes de dimensionnement :
Dimensionnement des appareils d'appui
Distorsion : - Multipliée par γ
IS = 1,50
ou - Principe de butées de sécurité
Cas simples :Dimensionnement pour 75% des efforts sismiques
Ouvrages complexes ou à fort enjeu :
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 23
23
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Isolation sismique par appareils d'appui élastomère classique
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Principes de dimensionnement :
Longueur d'appui mini
+ Dépl. différentiel
+ Dépl. inertiel
γm = 1
selon NF EN15129selon NF EN1998-2≤ 2,0
Dimensionnement des appareils d'appui
Distorsion limite :
● Totale :
● Cisaillement :
Repos d'appui
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 24
24
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Alternatives possibles pour les zones de forte sismicité
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Ductile
Isolation sismique (et amortissement)
AA élastomère classiques
Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
F
d
F
d
… pour les ponts métalliques de petites et moyennes portées
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 25
25
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Vient généralement en complément d'une configuration de type ductilité limitée ou appareils d'appui élastomère classiques :
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 26
26
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Comportement de l'ouvrage principalement dicté par celui des dispositifs
Permet une réduction efficace des sollicitations sismiques (efforts et déplacements)
Aucune incursion en principe dans le domaine post-élastique des matériaux des éléments structuraux (piles)
Coefficient de comportement : q = 1
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 27
27
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Avantages/inconvénients : Sollicitations sismiques efficacement abaissées et maîtrisées (efforts + dépl.) Structure intacte après séisme Calculs complexes Coûts élevés Contraintes d'inspection / maintenance des dispositifs
Domaine d'emploi : Sismicité forte Ouvrages non-courants Ouvrages à fort enjeu Durcissement au séisme d'ouvrages existants
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 28
28
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Exemples de dispositifs :
Dispositifs métalliques élasto-plastiques
Dispositifs visqueux
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 29
29
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositifs spéciaux (amortisseurs)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Précautions d'emploi :
- Bonne installation essentielle
- Inspection et maintenance
- Garanties de pérennité et d’invariance des caractéristiques
- Validation des propriétés mécaniques (tests en laboratoire)
NF EN 15 129
Installation d’amortisseurs
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 30
30
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Connexion rigide entre appuis et tablier
Raideur de l'ouvrage principalement dictée par celle des appuis (piles ou culées) :blocages mécaniques par AA fixes ou butées
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 31
31
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Incursions très limitées dans le domaine post-élastique des matériaux :
Coefficient de comportement : q ≤ 1,5 Correspond grosso-modo aux limites ELU du BAEL :
εc,u
=0,0035
εs,u
=0,010
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 32
32
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Concept :
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 33
33
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique)
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Principes de dimensionnement :
Dimensionnement des éléments de structure
Moments fléchissants
Zones courantes : Directement à partir du spectre pré-divisé par q : MRd
≥ MEd
Fondations : Moments remultipliés par q : MRd
≥ q.MEd
Efforts tranchants
Efforts remultipliés par q et γBd
: VRd
≥ q.γBd
.VEd
Déplacements
Ré-évalués de manière itérative sur la base de Ifiss_eq
(sous l'état de contraintes obtenu) Remultipliés par µ
d = f(q)
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 34
34
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositions constructives parasismiques
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Objectif :
Éviter les ruptures fragiles en favorisant un comportement ductile
Forte densité d'armatures transversales
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 35
35
Les conceptions parasismiques adaptées aux ponts métalliques de petites et moyennes portées● Dispositions constructives parasismiques
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Étendue des zones critiques pour les structures à ductilité limitée
EC8-2 §6.5.1Toutes les sections pour lesquelles :
MRd / MEd < 1,30
avec : MRd : moment résistant minimal
MEd : moment sollicitant maximal
Sous-entend une dispense complète de dispositions constructives spécifiques (hors EC2) en cas de surdimensionnement de 30%...
Non recommandé en zones de sismicité modérées à fortes et dans les sections les plus sollicitées de la structure !
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 36
36
Référentiel technique● Concernant les ouvrages neufs
- Guide Sétra « Ponts en zone sismique – Conception et dimensionnement selon l'EC8 »(Version provisoire février 2012 téléchargeable sur le site internet du Sétra)(Refonte de l'actuel guide de conception Sétra/Sncf « Ponts courants en zone sismique »)
A paraître :- Guide AFPS/Sétra «Dispositifs parasismiques pour les ponts »
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 37
37
Référentiel technique● Concernant les ouvrages existants
A paraître :
Guide Sétra « Diagnostic et renforcement sismiques des ponts existants »
+ Réflexions en cours sur les problématiques d'élargissement et de remplacement de tabliers...
Nouvelle réglementation sismique et influences sur la conception
Une problématique particulière :● Non couverte par la nouvelle législation
● PS92 : 1ères règles de conception parasismique « modernes » en France
Vulnérabilité potentielle des constructions conçues avant 1995
Question des ouvrages situés dans des zones considérées « non sismiques » dans l'ancien zonage
1900 1920 1940 1960 1980 2000
PS 69 PS 92 EC 8
Période de construction moyenne des ponts existants
Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 38
38
Merci de votre attention...
top related