dtr bc 2 48_ rpa99 version 2003

8/6/2019 Dtr Bc 2 48_ Rpa99 Version 2003

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MINISTERE DE L'HABITAT

DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIREDTR B C 2 48

REGLES PARASISMIQUESALGERIENNES

RPA 99 / VERSION 2003

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHE APPLIQUEE ENGENIE-PARASISMIQUE


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COMITE DE REDACTION

PRESIDENT : M. BELAZOUGUI Mohamed Directeur du CGS

MEMBRES:M. AFRA Hamid Chef-de service informatique et

analyse des structures au CGSM.N.O. M AMEUR Boualem Chef-de Dpt RglementationP. Technique et Reduction du

Risque Sismique (DRS) au CGSM. BELAZOUGUI Mohamed Directeur du CGSM.N. Mme BOUCHEFA Ouahiba Chef-de ServiceO. Rglementation

Technique au CGS

M.FARSI Mohamed Chef Dpt Genie Sismique au CGS

M. OUAKLI Ahmed Charg de Recherche au CGS

M. REMAS Abdelkader Chef-de Service Vulnrabilit auCGS

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GROUPE DE TRAVAIL SPECIALISE (GTS )

PRESIDENT DHONNEUR : HEDIBI Youcef Directeur de la Recherche et de laConstruction au Ministre deHabitat (DRC)

PRESIDENT : . BELAZOUGUI Mohamed Directeur du CGS

CO-RAPPORTEURS :AMEUR Boualem Chef-de Dpt Rglementation

Technique et Rduction duRisque Sismique (DRS) au CGS

. BELAZOUGUI Mohamed Directeur du CGS

BOUCHEFA Ouahiba Chef-de service RglementationTechnique

MEMBRES:ADIB Abdelkader Reprsentant du

CTC /CHLEFAFRA Hamid Chef-de service informatique CGSAMEUR Boualem Chef-de Dpt Rglementation

Technique et Reduction duRisque Sismique (DRS) au CGS

BAKHTI Mohamed Ministre de lHabitatBAZIZ Makhlouf Ministre de HabitatBEGHDADI Laid USTHB/IGCBELAID Abdelkader Prsident Directeur Gnral du

CTC/SUDBELAZOUGUI Mohamed Directeur du CGSBOUCHAKOUR Tahar Prsident Directeur General du

BEREGBOUCHEFA Ouahiba Chef-de service Rglementation

TechniqueCHANTI Amar Reprsentant du CTC - EstDAHMOUCHE Boualem Ministre de HabitatEL FOUL Djamel Chef-de Dpt Ala sismique et

Microzonage CGSFARSI Mohamed Chef-de Dpt Gnie Parasismique au

CGS

HEDIBI Youcef Directeur de la Recherche et de laConstruction au Ministre del Habitat (DRC)

MENOUAR Mohamed Ministre de Habitat

MOHAMED CHERIF Arezki Prsident Directeur Gnral duCTC - Centre

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OUAKLI Ahmed Charg de Recherche au CGSREMAS Abdelkader Chef-de service Vulnrabilit au

CGSRILI Moussa USTHB/IGCSOUISSI Messaoud Reprsentant du CNERIB

TAIBI Youcef .Reprsentant du CTC/OUESTTERCHI Boualem Sous Directeur BATIMETALYEZLI Lamara Matre de Confrence USTHB/ IGC

CONTRIBUTIONS

Ont galement contribu lenrichissement du document Messieurs : AZZOUZ Prsident

Directeur Gnral du CTC /CHLEF, BELHADJ Larbi Reprsentant du CTC /Ouest,

CHARIF Abdehamid Universit de Batna ;DJAFOUR Mustapha Universit de Telemcen ;

, MVILA Atelier A3 Chlef ; ZERGOUG Kaddour Larbi Reprsentant du CTC /Ouest

HOMMAGE POST-MORTEM

Tous les membres du Groupe de Travail Spcialis ont t profondment peins par la pertede Monsieur YEZLI Lamara Matre de Confrence USTHB/ IGC , dcdaccidentellement en Aot 1998, en pleine priode de travail du groupe dont il tait un membredes plus minents .Les collgues tiennent tout particulirement lui rendre ici un hommagehautement mrit pour son apport apprciable au document et son entregent dans lesdiscussions du groupe

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AVANT -PROPOS - PRESENTATION

Le document technique DTR BC 2-48 portant sur les REGLES PARASISMIQUESALGERIENNES RPA 99 qui a t approuv par la commission technique permanente pour le

contrle technique de la construction ( CTP ) lors de sa runion du 4 Dcembre 1999 se situedans la continuit des documents prcdents RPA 81 , version 1983 et RPA 88 dont il garde la philosophie originelle .Il constitue en fait une actualisation qui savre ncessaire aprs prs de deux dcennies depratique riche et diversifie de la part des scientifiques et techniciens nationaux des bureauxdtudes et de contrle , des entreprises et des institutions de formation suprieure .

Cette actualisation tient compte galement des leons tires des rcents sismes survenus enAlgrie tels que ceux de Oued Djer (oct 1988), Tipaza (oct 1989), Mascara (aot 1994) ,ou ltranger, tels que Spitak / Armnie ( 1988),Sanjan / Iran ( 1990),Loma Prita / Californie (

1989), Northridge /Californie ( 1994), Kob/Japon ( 1995),ou Izmit/Turquie(1999).Cette actualisation a en outre bnfici des grands progrs de la recherche dans ce domaineaussi bien aux niveaux national qu international .

Globalement , les proccupations essentielles qui ont prsid la prsente rvision qui est ladeuxime sont les suivantes :

- Prise en compte de lvolution rcente de la rglementation internationale en la matire.- Rponse aux questions et remarques des utilisateurs du RPA.- Valorisation de lexprience acquise dans la pratique du gnie parasismique- Harmonisation du RPA avec les autres DTR complmentaires (CBA, CCM, Maonnerie,

Fondations,...).- Rorganisation du contenu du RPA selon un schma de plus en plus utilis dans les codes

trangers.- Amlioration de la prsentation du RPA en tant quoutil de travail trs utilis.

Les points qui ont t retenus pour rvision se prsentent comme suit :-. Dfinir de manire plus prcise lobjet du RPA-. Prciser davantage le domaine dapplication du RPA-. Prciser les objectifs et les niveaux de protection parasismique recherchs pour les

diffrentes catgories de constructions qui relvent du domaine dapplication du RPA.-. Dcrire les principes de conception parasismique respecter, pralablement tout calcul

(choix de site, implantation,...).- Revoir les diffrentes classifications (zonage sismique, sites et sols, catgories douvrages).-.. Prciser davantage les critres de rgularit en plan et en lvation des constructions.

Identifier les systmes structuraux en usage courant en Algrie.- Prciser les critres de choix de la mthode de calcul des forces sismiques (mthode statiquequivalente, mthode danalyse modale spectrale).- Dcrire la mthode statique quivalente avec les modifications apportes sur les diffrentsparamtres.- Dcrire la mthode dynamique modale spectrale.- Dcrire les critres de scurit justifier pour que la structure soit rpute parasismique

(systme de contreventement, lments secondaires et lments non structuraux).- Revoir les dispositions constructives relatives aux constructions en bton arm, en acier et

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en maonnerie porteuse chane.

-..Envisager un nouveau chapitre relatif aux fondations et murs de soutnement (fondations,

liqufaction, stabilit des pentes, murs de soutnement).

Un avant-projet de RPA rvis a t ainsi labor et soumis un examen dtaill de la part dungroupe de travail spcialis regroupant des experts de bureaux dtudes, de bureaux de contrle,duniversits, dentreprises et de reprsentants du Ministre.

A lissue dune srie de plus de trente runions, le GTS a approuv un document rvis demanire dtaille et comportant dix (10) chapitres et une (01) annexe.

Les principaux points ayant fait lobjet dune rvision se prsentent comme suit (liste nonexhaustive) :

Chapitre I : Gnralits

1. Dfinition des objectifs viss en matire de protection parasismique des constructions.2. Domaine et conditions dapplication des rgles.

Chapitre II : Rgles gnrales de conception

Dfinition de plusieurs aspects essentiels relatifs la conception parasismique, ayant un rleprimordial dans la vulnrabilit des constructions face aux actions sismiques :

Choix de site et implantation des ouvrages. Investigations gotechniques et fondations. Superstructure, matriaux et procds de construction. Mthodes de calcul et modlisation des structures

Chapitre III : Critres de classification

Dfinition de plusieurs classifications ncessaires :

- La dfinition de la situation sismique tudie- La modlisation et le choix de la mthode de calcul- La dtermination des paramtres de calcul des forces sismiques

1. Zones sismiques : peu de changements, raffectation de certaines communes sur lesdiffrentes zones sismiques (0 III).

2. Importance des ouvrages : groupe dusage 1 (RPA-88) clat en deux sous-groupes (1A)et (1B).

3. Sites : identification de quatre (4) catgories de sites avec les formes de spectre de rponseassocies.

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4. Systmes de contreventement : dfinition dun plus grand nombre des systmes decontreventement des constructions avec les conditions de mise en uvre associes(limitations en hauteur,...).

5. Rgularit des ouvrages : dfinition des critres de rgularit en plan et en lvation pourle choix appropri du modle et de la mthode de calcul utiliser.

Chapitre IV : Rgles de calcul

Dfinition des critres de choix de la mthode de calcul et description des deux (2) mthodesretenues par le RPA :

- Mthode statique quivalente : seuls les coefficients D et R (coefficient de comportement) ontt modifis, et introduction dune nouvelle formule empirique pour lestimation de la priodedun ouvrage.

- Mthode dynamique modale spectrale : introduite comme mthode de calcul adopter danstous les cas, en particulier dans les situations o la premire mthode ne sapplique pas.

Chapitre V : Justification de la scurit

Dfinition dune srie de critres satisfaire par les constructions qui relvent du domainedapplication du RPA pour tre rputes parasismiques :

- Rsistance des lments et de leurs liaisons- Ductilit des sections et des lments- Equilibre et stabilit densemble (effet P-)

- Rsistance des planchers- Stabilit des fondations- Rsistance et stabilit des lments secondaires et des lments non structuraux- Largeur des joints et dformations relatives dtage.

Chapitre VI : Prescriptions complmentaires et lments non structuraux

Peu de modifications ont t apportes par rapport au RPA-88( Importance de lapplication de ces prescriptions dans le cas des ouvrages des groupes1A et 1B ).

Chapitre VII : Structure en bton arm

Nouvelle rdaction plus complte visant lever les ambiguts dinterprtation releves par lesutilisateurs des anciennes versions et introduction de nouvelles prescriptions mme derenforcer la ductilit et /ou la scurit .Introduction de la rfrence au CBA 93

Chapitre VIII : Structures en acier

- Nouveau chapitre comblant une lacune releve dans les anciennes versions des RPA.- Rfrence au nouveau DTR CCM-97 (approche aux tats limites)

Chapitre IX : Structures en maonnerie porteuse chane

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- Nouvelle rdaction (sous forme de chapitre )dveloppant lancienne annexe du RPA-88 etvisant promouvoir lutilisation en zone sismique de ce systme constructif des plusintressants pour lAlgrie

Chapitre X : Fondations et murs de soutnement

- Nouveau chapitre portant sur un certain nombre de points tels que :

Liqufaction des sols Stabilit des pentes Murs de soutnement et murs priphriques en sous-sol Fondations superficielles et profondesAnnexe 1. : Rpartition des communes sur les diffrentes zones sismiques identifies.

Comme suite ce travail de rvision ayant dbouch sur la version RPA 99 ,

Il a t dcid dlaborer deux documents daccompagnement intituls :

- Document Commentaires du RPA-99 regroupant les commentaires, remarquesdveloppements, schmas et une synthse des avis dvelopps lors des travaux du GTS, pourune meilleure interprtation des dispositions rglementaires.

- Document Exemples du RPA-99 regroupant un certain nombre dexemples de calculsdtaills de structures avec le RPA-99.

En conclusion ,on peut dire que lexprience vcue aussi bien au cours de llaboration de

lavant-projet que durant les sances de travail du GTS a t trs enrichissante pour les uns et lesautres.Les dbats entre les membres du GTS taient souvent trs passionns. Chacun dentre eux taitconscient de limportance des problmes poss et des consquences des dcisions prendre. Enparticulier, la problmatique scurit/cots a t un souci constant tout au long des travaux pourles membres du GTS appels trancher.

Le document final (RPA-99) issu de ces travaux est plus riche et permet daborder des situationssismiques de projets plus varis et plus complexes. En ce sens, il constitue une nette avancedans la rglementation parasismique nationale.

Ceci dit , le travail dtude et de rflexion se poursuit naturellement et en permanence , tant auniveau des structures du CGS que des groupes de travail spcialiss composs de professionnelsdu domaine , pour aboutir , au travers dactualisations successives , assurer une scurit desconstructions de mieux en mieux matrise , des conditions conomiques acceptables ,desproccupations auxquelles le ministre de lhabitat est particulirement attentif.

TABLE DE MATIERE

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CHAPITRE I. - GNRALITS

1.1. - Objet1.2. Objectifs1.3. - Domaine dapplication ( voir modificatifs et complments aux RPA 99)

1.4. - Conditions dapplication1.5. - Dfinitions et notation

1.5.1. - Dfinitions1.5.2. - Notations

CHAPITRE II. - RGLES GNRALES DE CONCEPTION

2.1. - Choix du site2.2. - Reconnaissance et tudes de sol ( voir modificatifs et complments aux RPA 99)

2.3. - Implantation des ouvrages (voir modificatifs et complments aux RPA 99)

2.4. - Infrastructure et fondation2.5. Superstructure

2.5.1. Rgularit2.5.2. - Joints2.5.3. - Matriaux et techniques de construction2.5.4. - Systmes structurels2.5.5. Ductilit2.5.6. - Elments non structuraux

2.6. - Modlisation et mthodes de calcul

CHAPITRE III. - CRITRES DE CLASSIFICATION

3.1 Classification des zones sismiques (voir modificatifs et complments aux RPA 99)3.2 Classification des ouvrages selon leur importance3.3 Classification des sites

3.31 Catgories et Critres de classification3.32. Classement du site selon la disponibilit des essais3.3.3 Cas d'absence dessais (voir modificatifs et complments aux RPA 99)3.3 4 Conditions de site ncessitant des investigations approfondies

3.4 Classification des systmes de contreventement (voir modificatifs et complments aux

RPA 99)3.5 Classification des ouvrages selon leur configuration

CHAPITRE IV. - RGLES DE CALCUL

4.1Choix de la mthode de calcul4.1.1 Mthodes utilisables4.1.2 Conditions dapplication de la mthode statique quivalente4.1.3 Mthodes dynamiques

4.2 Mthode statique quivalent

4.2.1 Principe4.2.2 Modlisation

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4.2.3 Calcul de la force sismique totale (voir modificatifs et complments auxRPA 99)

4.2.4 Dtermination de la priode fondamentale de la structure4.2.5 Distribution de la rsultante des forces sismiques selon la hauteur4.2.6 Distribution horizontale des forces sismiques

4.2.7 Effet de la torsion daxe vertical4.3 Mthode dynamique modale spectrale

4.3.1 Principe4.3.2 Modlisation4.3.3 Spectre de rponse de calcul4.3.4 Nombre de modes considrer4.3.5 Combinaison des rponses modales4.3.6 Rsultante des forces sismiques de calcul4.37 Effets de la torsion accidentelle

4.4 Prescriptions communes aux mthodes statique et dynamique 4.41 Stabilit au renversement4.42 Composante verticale de laction sismique4.43 Calcul des dplacements

CHAPITRE V. - JUSTIFICATION DE LA SCURIT

5.1 Gnralits5.2 Combinaisons daction5.3 Justification vis vis de la rsistance5.4 Justification vis vis de la ductilit5.5 Justification vis vis de lquilibre densemble

5.6 Justification vis vis de la rsistance des planchers5.7 Justification de la stabilit des fondations5.8 Justification de la largeur des joints sismiques5.9 Justification vis vis de leffet P-5.10 Justification vis vis des dformations

CHAPITRE VI. - PRESCRIPTIONS COMPLEMENTAIRES ET ELEMENTS NON-STRUCTURAUX

6.1 prescriptions complmentaires6.1.1 Compatibilit des dplacements

6.1.2 Elments rigides adjacents6.1.3. Diaphragmes

6.2 Elments non structuraux6.21 Dfinition6.2 2 Exigences de Comportement6.2.3 Force horizontale FP agissant sur les lments non structuraux6.2.4 Elments extrieurs

CHAPITRE VII- STRUCTURES EN BETON ARME

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7.1 Gnralits7.1.1 Objet7.1.2.Elments principaux - Elments secondaires7.1.3 Dfinitions et conventions Notations

7.2 Spcifications concernant les matriaux

7.2.1 Bton (voir modificatifs et complments aux RPA 99)7.2.2 Aciers

7.3 Conception et vrifications7.3.1 Coefficients de comportement7.3.2 Vrification de scurit des lments principaux

7.4. Spcifications pour les poteaux7.4.1. Coffrage (voir modificatifs et complments aux RPA 99)7.4.2 Ferraillage7.4.3 Vrifications spcifiques

7.5. Spcifications pour les poutres7.5.1 Coffrage :7.5.2 Ferraillage

7.6 Spcifications pour les nuds poteaux-poutres7.6.1 Dispositions constructives7.6.2 Dimensionnement du noeud vis--vis des moments flchissants

7.7 Murs et voiles de contreventement7.7.1 Coffrage :7.7.2. Contraintes limites de cisaillement dans les linteaux et les trumeaux7.7.3. Ferraillages des linteaux7.7.4 Ferraillages des trumeaux :

7.8 Dispositions propres aux dalles et diaphragmes

7.9. Elments d'infrastructure :7.10 Dispositions propres aux lments secondaires

CHAPITRE VIII: CHARPENTES EN ACIER

8.1-. Gnralits8.1.1. Conditions dapplication

8.1.2 Principe de cohrence ( vent/sisme)8 1.3. Mthodes danalyse8.1.4. Notation et dfinitions

8.2. Portiques autostables ductiles

8.2.1 Principes gnraux8.2.2 Matriaux :Aciers de construction

8.2.3 Sections transversales8.2.4 assemblages

8.3 Cadres autostables ordinaires8.4. Pales triangules

8.4.1. Principes gnraux8.4.2. Pales triangules concentriques

8.4.3. Forces de calcul des barres et assemblages

CHAPITRE IX: CONSTRUCTIONS EN MAONNERIE PORTEUSE CHAINE

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9.1 Principes architecturaux et concepts structuraux9.1.1 Objet9.1.2 Conception9.1.3 Dimensions en plan, hauteur du btiment et nombre de niveaux 739.1.4 Rpartition et densit des murs

9.1.5 Les ouvertures9.2 Matriaux

9.21 Gnralits.9.22 Spcifications concernant les matriaux

9.3 Systme de construction en maonnerie porteuse chane9.31 Principe9.32 Les lments structuraux principaux9.33 Chanages horizontaux9.34 Chanages verticaux9.35Nuds des chanages9.3.6 Planchers9.37Encadrements des baies et ouvertures

9.4 Calculs et vrifications des lments structuraux principaux9.4.1. Sollicitations agissantes9.4.2. Sollicitations rsistantes

9.4.3. Principes de calcul

CHAPITRE X : FONDATIONS ET MURS DE SOUTENEMENT

10.1. Fondations10.1.1. Solidarisation des points dappui

10.1.2. Voile priphrique10.1.3. Dispositions constructives10.1.4. Vrification de la capacit portante10.15 Vrification de la stabilit au renversement

10.2. Liqufaction des sols10.3. Stabilit des pentes10.4. Murs de soutnement

ANNEXE I (voir modificatifs et complments aux RPA 99)

MODIFICATIFS ET COMPLEMENTS AUX RPA 99

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CHAPITRE I- GNRALITS

1.1. - OBJETLe prsent document technique rglementaire fixe les rgles de conception et de calcul desconstructions en zones sismiques.

1.2. - OBJECTIFSLes prsentes rgles visent assurer une protection acceptable des vies humaines et desconstructions vis vis des effets des actions sismiques par une conception et undimensionnement appropris

Pour des ouvrages courants, les objectifs ainsi viss consistent doter la structure :

- dune rigidit et dune rsistance suffisante pour limiter les dommages non

structuraux et viter les dommages structuraux par un comportement essentiellementlastique de la structure face un sisme modr, relativement frquent.

- dune ductilit et dune capacit de dissipation dnergie adquates pour permettre la structure de subir des dplacements inlastiques avec des dommages limits et sanseffondrement, ni perte de stabilit, face un sisme majeur, plus rare.

Pour certains ouvrages importants, la protection vise est encore plus svre puisquilfaudra que louvrage puisse demeurer oprationnel immdiatement aprs un sismemajeur.

1.3. - DOMAINE DAPPLICATION ( VOIR MODIFICATIFS ET COMPLEMENTSAUX RPA 99)

Les prsentes rgles sont applicables toutes les constructions courantes. Par contre, ellesne sont pas directement applicables aux constructions telles que:

- constructions et installations pour lesquelles les consquences dun dommagemme lger peuvent tre dune exceptionnelle gravit: centrales nuclaires, installationsGNL, installations de fabrication et de stockage des produits inflammables, explosifs,toxiques, ou polluants..

- ouvrages dart (barrages, ouvrages maritimes, ponts, tunnels,...).- rseaux et ouvrages enterrs.

Pour ces types de constructions, il y a lieu de se rfrer des rgles ou recommandationsspcifiquesPar ailleurs les dispositions du prsent rglement ne sappliquent pas en zone de sismicitngligeable de la classification des zones sismiques ( cf 3.1 )

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1.4. - CONDITIONS DAPPLICATION

Les constructions auxquelles sappliquent les prsentes rgles doivent satisfaireconcomitamment aux rgles de conception, de calcul et dexcution applicables

Par ailleurs, au cas o les sollicitations issues dun calcul aux effets du vent sont plusdfavorables, ce sont ces dernires quil y a lieu de prendre en considration pour lavrification de la rsistance et de la stabilit de louvrage, mais, en mme temps, lesdispositions constructives des rgles RPA doivent tre respectes.

Lapplication rationnelle et efficace des prsentes rgles suppose une coopration et unecoordination troite entre les diffrents intervenants chaque stade de la conception et de laralisation du projet.

1.5. DEFINITIONS ET NOTATIONS

1.51Dfinitions1 Constructions courantes:Toute construction dont la ruine ou les dommages ne peuventavoir de consquences sur lenvironnement (hormis les abords immdiats)

2 Dformation lastique :Dformation rversible qui disparat aprs suppression des chargesqui lont provoqu

3 Dformation post- lastique :Dformation irrversible dlments raliss en matriauxductiles ( accompagne de dissipation dnergie ) aprs dpassement de la limite dlasticit.

4 Diaphragme : Elment horizontal (plancher) ou vertical ( remplissage solidaire dossaturemtallique )conu pour rsister aux forces qui agissent dans son plan et les transmettre auxlments de contreventement

5Ductilit : Capacit dun matriau , dune section , dun lment ou dune structure de subiravant rupture des dformations irrversibles sans perte significative de rsistance soussollicitations alternes .

6 Elments non-structuraux :Elments nayant pas de fonction porteuse ou decontreventement( cloisons, acrotres , auvents)

7Elments structuraux :Elment principaux : lment porteur faisant partie du systme decontreventement ( poutres ,poteaux , planchers, voiles , mur ...)

Elments secondaires : lment porteur ne faisant pas partie dusystme de contreventement ( poteaux , murs....)

8 Faille active : Fracture de lcorce terrestre sur laquelle un glissement sest produit unepriode gologique rcente .Elle constitue ainsi , une source sismique qui peut engendrer unfutur sisme .

9 Instabilit lastique : Instabilit de forme dun lment de structure due son lasticit et son manque de rigidit latrale .Elle peut se produire par flambage , dversement , cloquage ,voilement dlment ou de parois lancs, comprims et/ou cisaills (poteaux , poutres , voiles , barre

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de contreventement ;, me de poutre, ...)

10Liqufaction dun sol : Perte momentane de capacit portante de certains sols sableuxsaturs ;transforms en fluide dense sous leffet des secousses sismiques

11 Mthode statique quivalente : Analyse statique dune structure sous leffet dun systme deforces statiques quivalantes celui de laction sismique

12 Mthode dynamique modale spectrale: Analyse dynamique dune structure sous leffet dunsisme reprsent par un spectre de rponse

13 Mur de contreventement :Elment identique au voile ralis en maonnerie chane

14 Ossature :Structure dont les lments verticaux sont constitus de poteaux par opposition aux murset voiles

15Ossature auto stable :Ensemble tridimensionnel de poutres et de poteaux lis rigidement et

capable de reprendre la totalit des forces verticales et horizontales

16 Ossature contrevente :Structure constitue de poutres et de poteaux ou de portique capable dereprendre les charges verticales et de voiles , murs ou pales triangules qui reprennent une partie oula totalit des charges horizontales

17Pales de stabilit triangule :Structure de contreventement en treillis dont les lments sontsoumis des efforts axiaux

18Portiques (cadres rigides ) : Structure compose de poteaux et de poutres rigidement lis

19 Protection parasismique :Niveau minimal de protection sismique accord un ouvrage en fonction

de sa destination avant et aprs un sisme ou de son importance stratgique vis vis des objectifs descurit et des cots fixs par la collectivit

20Rupture de ductilit :Rupture prcde de dformations irrversibles installes la diffrencedune rupture fragile qui est soudaine et quasi-instantane

21 Rotule plastique : Zone dun lment de structure ( poutres ,poteaux , voiles,.) subissant desdformations irrversible et capables de dissiper de lnergie sous sollicitations alternes .Au del dunseuil ,de sollicitation , elle se comporte comme une articulation autorisant la rotation des autres partiesde llment.

22 Sisme modr :Evnement sismique relativement frquent comparativement la dure de vie utilede la construction .Les dommage non-structuraux doivent tre limits un cot de rparationacceptable .

23 Sisme majeur :Evnement sismique relativement rare comparativement la dure de vie utile dela construction .Les dommage non-structuraux doivent tre limits et tout effondrement partiel ou totalvit un cot de rparation acceptable .

24 Site :Terrain dimplantation retenu pour la construction , caractris par un

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ensemble de conditions gologiques , hydrogologiques , topographiques et gotechniques

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25 Spectre de rponse : Courbes permettant dvaluer la rponse dun btiment un sismepass ou futur

26 Stabilit densemble :Capacit dun structure conserver sa gomtrie et sa position (nonglissement , non renversement ) sous laction des charges . Elle est obtenue par les liaisons

des divers lments conscutifs , par le contreventement et lancrage au sol et requiert que lastabilit de forme et de rsistance des lments soient assurs

27 Stabilit de forme ;Capacit dune structure ou de lun des lments conserver sa formesous laction des charges .Linstabilit de forme due au manque de rigidit se produit pour deslments lancs ou des parois minces par flambage , cloquage , dversement avant que larsistance de leur matriau soit puise.

28 Structure dissipative : Structure capable de dissiper de lnergie grce des dformationspost-lastiques loin de sollicitations rptes

29 Systme de contreventement : Ensemble dlments de construction assurant la rigidit etla stabilit vis vis des forces horizontales engendres par le vent ou le sisme .

30 Voile de contreventement : Elment porteur rigide en bton- arm destin transmettre lescharges latrales dans les fondations

31 Zone critique : Rgion dune structure o sont concentres principalement lessollicitations dorigine sismique, elle peut tre dissipative ou fragile

32Zone dissipative :Rgion dune structure dissipative o est localise sa capacit dissiper

de lnergie

33Zone sismique :Partie du territoire national dont les limites sont dtermines en fonctionde lala sismique

1.52 Notations

A : Coefficient dacclration de zone (%) (4-1, 6-2,6-3 )B,Bm, Bi : Largeur du btiment la base , en tte , ltage i (m)Cp : Facteur de force horizontale ( 6-3)CT: Coefficient de priode ( 4-6)

D : Facteur damplification dynamique moyen ( 4-1, 4-2)E : Rponse totale 4-16 , action sismique (5-1, 5-2 ,5-3 )E i :Rponse du mode i ( 4-16)Fi Fn : Forces horizontales appliques aux niveaux i et n ( 4-11 , 6-1 )Ft : Partie de leffort tranchant la base , applique au niveau n en plus de F n ( 4-10 , 6-1)Fv :Force sismique verticale applique aux portes faux ( 4-18 )Fp :Force horizontale agissant sur un lment non structural ( 6-3 )Fpk :Force horizontale applique un diagramme au niveau k ( 6-1 )

G : Action des charges permanentes ( 5-1, 5-2, 5-3 ) ( KN)L : Longueur de btiment , dimension de plancher perpendiculaire la direction de laction

sismique ( m)Lx ,Ly: Largeur et longueur de btiment dans la direction x ou y Pk : Poids total de la structure et des charges dexploitation associs au dessus du niveau k

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(5-6)Pq : Pnalit a retenir dans la dtermination du coefficient Q (4-4)Q : Facteur de qualit (4-4) ; action des charges dexploitation ( 5-1, 5-2, 5-3 )R : Coefficient de comportement (4-1)Rd : Sollicitation rsistante de calcul de llment (5-4)

Sa /g : Acclration spectrale (4-13)Sd : Sollicitation agissante de calcul de llment (5-4)Si ( i=1,2,3,4) : Symboles dsignant les diffrentes catgories de siteT : Priode fondamentale de la structure (4-6,4-7,4-8,4-9 ) (sec)T1 T2 : Priode caractristiques associes la catgorie de site (4-13) (sec)Ti,j,k :Priode des modes i , j , k (sec)V : force sismique totale applique la base de la structure (2-1) ( KN)Vk : Effort tranchant au niveau k ( 4-12 , 5-6 )Vt : force sismique totale( combinaison des valeurs modales )W : poids total de la structure (4-5)Wi : poids sismique au niveau i (4-5, 4-8 , 4-11 , 6-11)Wp : poids de llment non-structural considr ( 6-3)Wpk : poids du diaphragme et des lments tributaires au niveau k ( 6-1,6-2 )d min : Largeur minimale dun joint sismique (5-5)e x , e y : Excentricits de la charge sismique dans les directions x et y f : Forces horizontales ( 4-8)g : Acclration de la pesanteur ( 4-13)h i, h j , h n : Hauteurs des niveaux i , j et n l x, l y , oul 1, l 2 : Largeur des dcrochements en planr : Rapport des priodes de deux modes i et j (4-15) : Coefficient de pondration (4-5)

i : Flche horizontale due fi (4-8)k : Dplacement horizontal au niveau k (4-19)ek : Dplacement horizontal du aux forces Fi (4-19)N: Dplacement horizontal au sommet de la structure , niveau n (4-9)k Dplacement horizontal relatif au niveau k par rapport au niveau k-i (4-20), i, j : Pourcentage damortissement critique global , relatif aux modes i et j (4-3, 4-15 ) : Facteur de correction damortissement (4-3) : Facteur dinstabilit (5-6)

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CHAPITRE II. - RGLES GNRALES DE CONCEPTION

2.1 CHOIX DU SITEPour le choix du site, une attention particulire doit tre porte aux conditions dfavorablesou pnalisantes suivantes :

prsence de failles reconnues actives zones suspectes de liqufaction terrains instables :

- Pentes instables, abords de falaises, rives et berges sujettes affouillement- Terrains tassants, gorgs deau, mal drains ou inondables- Terrains susceptibles de seffondrer sous leffet des secousses- Prsence de cavits souterraines

- Prsence de remblais non compacts topographie superficielle accidente :- Crtes, pitons rocheux- Bords de valles encaisses- Abords de changements de pente importants

prsence dalluvions dpaisseur variable en pied de pente ou dpaisseur importanteen milieu de valles ( susceptible damplification ). prsence de formations gologiques diffrentes

Le choix dfinitif du site sera arrt sur la base des rsultats dinvestigations dontlimportance sera en rapport avec celle de louvrage projet.Le type et limportance de ces investigations pourront tre utilement orients par les rsultatsdtudes de micro zonage sismique l o elles existent.

2.2. RECONNAISSANCES ET ETUDES DE SOL ( VOIR MODIFICATIFS ETCOMPLEMENTS AUX RPA 99)

Les reconnaissances et tudes de sol sont obligatoires pour les ouvrages dimportancemoyenne ou plus, implants en zones de sismicit moyenne leve.Ces tudes sont en principe les mmes que dans le cas des situations non sismiques maisdoivent en outre, permettre de classer le site et de dtecter les zones liqufiables et / ouinstables.

Des reconnaissances et tudes complmentaires peuvent savrer ncessaires en prsencenotamment de zones liqufiables ou instables ainsi que pour la prise en compte ventuelledes proprits dynamiques des sols dans les calculs

2.3 IMPLANTATION DES OUVRAGES ( VOIR MODIFICATIFS ET COMPLEMENTSAUX RPA 99)

Lors de limplantation des ouvrages, il faudrait :- viter absolument la proximit immdiate dune faille reconnue active pour les ouvrages

importants et ceux dimportance vitale. Si le trac de la faille a t localis lissue dunetude de site pralable, les ouvrages dimportance moyenne doivent faire lobjet dunniveau de protection plus lev et tre implants en dehors dune bande de 100 m de

large minimum de part et dautre de la trace de la faille .Pour les ouvrages dimportancefaible, la largeur de la bande neutraliser est ramene 50 m, de part et dautre de la

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faille- viter autant que possible, les terrains instables et les terrains topographieaccidente.

- viter les sols liqufiables, les sols fortement fracturs, les sols faiblement ciments et leszones de remblais.

Il est par ailleurs recommand de :- prfrer les sols rocheux et les sols fermes aux sols meubles, de faible portance et

donnant lieu des tassements excessifs et irrguliers.- veiller ce que la couche dappui des fondations soit suffisamment paisse et quelle ne

repose pas elle-mme sur une couche instable.- implanter autant que possible, les btiments levs sur des sites rocheux ou sites de sols

fermes de faible paisseur et les btiments bas sur des sites de sols fermes ou meublesrelativement pais et ce pour viter les phnomnes de rsonance.

- opter de prfrence pour plusieurs blocs de btiments sur plates-formes horizontales lorsde limplantation dun programme important de constructions sur un terrain en pente. Lapente des talus dont la stabilit reste vrifier ne doit pas dpasser 2/3.

- implanter un ouvrage dun mme ct dune discontinuit telle que fracture, contact deformations gologiques diffrentes, changement brusque de pente, sinon le scinder pardes joints en blocs distincts, implants de part et dautre de la discontinuit.

2.4. INFRASTRUCTURE ET FONDATIONSLinfrastructure, constitue des lments structuraux des sous-sols ventuels et le systmede fondations doivent former un ensemble rsistant et rigide, prenant, si possible, appui un minimum de profondeur sur des formations en place compactes et homognes, horsdeau de prfrence.En outre, cet ensemble devra tre capable de transmettre les charges sismiques

horizontales en plus des charges verticales, de limiter les tassements diffrentiels etdempcher les dplacements horizontaux relatifs des points dappui par solidarisation aumoyen de longrines ou autre dispositif quivalent.Les fondations sur remblais ou sols reconstitus ne sont pas admises, sauf justificationsspciales.Le systme de fondation doit tre homogne (semelles superficielles, radier, pieux ) avecun seul mode de fondation par bloc de construction, dlimit par des joints. Il doit autantque possible constituer une assise horizontale unique sur toute lemprise du bloc.

2.5 SUPERSTRUCTRE2.5.1. Rgularit

Pour offrir une meilleure rsistance aux sismes, les ouvrages doivent de prfrenceavoir, dune part des formes simples, dautre part, une distribution aussi rgulire quepossible des masses et des rigidits tant en plan quen lvation.Le but recherch est dassurer la meilleure rpartition possible des sollicitations travers lastructure de faon faire participer tous les lments labsorption et la dissipation delnergie dveloppe par laction sismique.

2.5.2. Joints La disposition des joints sismiques peut concider avec les joints dedilatation ou de rupture. Ils doivent assurer lindpendance complte des blocs quilsdlimitent et empcher leur entrechoquement.

En cas de sol de fondation homogne, il nest pas ncessaire de les poursuivre en fondation.Les joints doivent tre plans, sans dcrochement et dbarrasss de tout matriau ou corpstranger.

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Ils sont disposs de faon :

- A limiter des longueurs de btiments trop importantes- A sparer les blocs de btiments ou ouvrages accols de gomtrie et /ou de rigidits et

de masses ingales.

- A simplifier les formes en plan de btiments prsentant des configurations complexes(forme en T, U, L, H,...).-2.5.3. MATERIAUX ET TECHNIQUES DE CONSTRUCTION

Les prsentes rgles concernent essentiellement les structures ralises, avec les matriauxsuivants :

aciers de construction bton arm maonneries diverses (briques, blocs de bton, pierre ) convenablement chanes

horizontalement et verticalement par des lments en bton arm couls en place.Le comportement des matriaux aux sismes ne peut-tre dissoci du type de structure quilsconstituent :

les matriaux avec un rapport rsistance/masse volumique tel que celui de lacierpermettent de raliser des structures lgres, rsistantes et conomiques.

la rigidit des matriaux permet de limiter les problmes de stabilit de forme.la ductilit est la capacit des matriaux se dformer plastiquement lors defforts levs

sans diminution significative de la rsistance pendant plusieurs cycles de chargement.lacier et le bton arm convenablement ferraill ont une bonne ductilit.

lemploi de matriaux fragiles dont les rsistances en traction et en cisaillement sontfaibles (bton non arm, maonnerie non chane), est proscrire pour la ralisation deslments de contreventement. Ils peuvent tre utiliss par contre, pour certains lments

non structuraux, aprs avoir vrifi que leur comportement est compatible avec lesdformations de la structure sollicite ou en leur associant des matriaux capables deremdier leurs insuffisances en matire de rsistance.

les assemblages qui assurent la transmission des efforts entre les lments constructifs,garantissant ainsi la continuit mcanique de la structure doivent tre raliss en acier ouen bton arm coul en place.

lutilisation de la prcontrainte pour les lments de contreventement est interdite en zonesismique. Par contre, lutilisation dlments secondaires isostatiques en btonprcontraint tels que pannes, poutrelles de plancher, pr-dalles est permise.

les structures prfabriques doivent :- satisfaire aux conditions gnrales de conception, de calcul, et dexcution-faire lobjet dagrments prcisant les conditions dutilisation en zones sismiques

2.5.4 SYSTEMES STRUCTURELSLes ouvrages doivent en gnral comporter des contreventements dans au moins les deuxdirections horizontales. Ces contreventements doivent tre disposs de faon :

- Reprendre une charge verticale suffisante pour assurer leur stabilit- Assurer une transmission directe des forces aux fondations- Minimiser les effets de torsion

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Les lments de contreventement devraient prsenter une configuration rgulire et former unsystme continu et cohrent aussi monolithique que possible. Par ailleurs, ce systme doit tresuffisamment redondant de faon assurer une marge importante entre la limite dlasticit etle seuil de rupture de la structure. Une attention particulire doit tre accorde ltude et laralisation de tous les assemblages, en tenant compte des consquences que peut avoir toute

dfaillance ce niveau sur le comportement de la structure.

2.5.5. DUCTILITELa structure et ses lments doivent avoir une ductilit suffisante pour pouvoir dissiper unegrande part de lnergie induite par le mouvement sismique et conserver leur rsistance decalcul sous dformations imposes.Le dveloppement des rotules plastiques devrait se faire, en dehors des noeuds, de prfrencedans les lments horizontaux (poutres, linteaux) plutt que verticaux (poteaux, voile..) defaon ne remettre en cause ni le cheminement des forces verticales, ni la stabilit de lastructure et/ou de ses lments porteurs. Quant aux lments porteurs qui ne participent pas aucontreventement ils doivent pouvoir conserver leur capacit portante sous leffet desdformations imposes.

2.5.6. LEMENTS NON-STRUCTURAUXEn plus de ltude du systme structurel, il y a lieu de tenir compte de la prsence dlmentsnon-structuraux qui peuvent modifier considrablement le comportement de la structure etdonner lieu des dsordres importants (cf. 6.2).

2.6. MODELISATION ET METHODES DE CALCULLe choix des mthodes de calcul et la modlisation de la structure doivent avoir pour objectifde reproduire au mieux le comportement rel de louvrage.

Dans le cas des ouvrages qui relvent du prsent rglement, il est admis que les structuressoumises une action sismique puissent subir des dformations dans le domaine post-lastique. Il est fait alors recours des mthodes de calcul linaire quivalent, utilisant unmodle lastique de la structure o laction sismique est introduite sous forme de spectre derponse.Un coefficient de comportement unique associ la structure permet alors :

- de dterminer les efforts de dimensionnement de la structure- destimer les dformations inlastiques subies par la structure pour la vrification des

critres dendommagement.Dautres mthodes de calcul plus labores peuvent ventuellement tre utilises, sousrserve de justification scientifique approprie.

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CHAPITRE III - CRITRES DE CLASSIFICATION

Le prsent chapitre expose un ensemble de classifications ncessaires la dfinition de lasituation sismique tudie et au choix de la mthode et des paramtres de calcul des forcessismiques.

3.1. - CLASSIFICATION DES ZONES SISMIQUES ( VOIR MODIFICATIFS ETCOMPLEMENTS AUX RPA 99)

Le territoire national est divis en quatre (04) zones de sismicit croissante, dfinies sur lacarte des zones de sismicit et le tableau associ qui prcise cette rpartition par wilaya etpar commune, soit :

Zone O : sismicit ngligeable

Zone I : sismicit faibleZone II : sismicit moyenneZone III : sismicit leve

La figure 3.1 reprsente la carte des zones sismiques de l'Algrie et le zonage global desdiffrentes wilayas. L'annexe I donne la classification sismique par wilaya et par communelorsque la wilaya est partage entre deux zones sismiques diffrentes

3.2. - CLASSIFICATION DES OUVRAGES SELON LEUR IMPORTANCELe niveau minimal de protection sismique accord un ouvrage dpend de sa destinationet de son importance vis vis des objectifs de protection fixs par la collectivit.

Les listes dcrites ci-dessous sont ncessairement incompltes. Cependant, elles permettentdillustrer cette classification qui vise protger les personnes, puis les biens conomiqueset culturels de la communaut.Cette classification prconise des seuils minima de protection quun matre douvrage peutmodifier uniquement en surclassant louvrage pour une protection accrue, compte tenu dela nature et de la destination de louvrage vis vis des objectifs viss.Tout ouvrage qui relve du domaine dapplication des prsentes rgles doit tre class danslun des quatre (04 ) groupes dfinis ci-aprs :

Groupe 1A : Ouvrages dimportance vitale

- Ouvrages vitaux qui doivent demeurer oprationnels aprs un sisme majeur pour lesbesoins de la survie de la rgion, de la scurit publique et de la dfense nationale, soit:

Btiments abritant les centres de dcisions stratgiques Btiments abritant le personnel et le matriel de secours et (ou) de dfense nationale

ayant un caractre oprationnel tels que casernes de pompiers, de police oumilitaires, parcs dengins et de vhicules dintervention durgence et de secours

Btiments des tablissements publics de sant tels que les hpitaux et centres dotsde services des urgences, de chirurgie et dobsttrique.

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Btiments des tablissements publics de communications tels que les centres de

tlcommunications, de diffusion et de rception de linformation (radio ettlvision), des relais hertziens, des tours de contrle des aroports et contrle de lacirculation arienne.

Btiments de production et de stockage deau potable dimportance vitale Ouvrages publics caractre culturel, ou historique dimportance nationale Btiments des centres de production ou de distribution dnergie, dimportance

nationale Btiments administratifs ou autre devant rester fonctionnels en cas de sisme

Groupe 1B : Ouvrages de grande importance

- Ouvrages abritant frquemment de grands rassemblements de personnes Btiments recevant du public et pouvant accueillir simultanment plus de 300

personnes tels que grande mosque, btiments usage de bureaux, btimentsindustriels et commerciaux, scolaires, universitaires, constructions sportives etculturelles, pnitenciers, grands htels.

Btiments dhabitation collective ou usage de bureaux dont la hauteur dpasse48 m.

- Ouvrages publics dintrt national ou ayant une importance socioculturelle et

conomique certaine. Btiments de bibliothque ou darchives dimportance rgionale, muse, etc. Btiments des tablissements sanitaires autres que ceux du groupe 1A Btiments de centres de production ou de distribution dnergie autres que ceux du

groupe 1A Chteaux deau et rservoirs de grande moyenne importance

Groupe 2 : Ouvrages courants ou dimportance moyenne

- Ouvrages non classs dans les autres groupes 1A, 1B ou 3 tels que : Btiments dhabitation collective ou usage de bureaux dont la hauteur ne

dpasse pas 48 m. Autres btiments pouvant accueillir au plus 300 personnes simultanment

tels que, btiments usage de bureaux, btiments industriels,...

Parkings de stationnement publics,...Groupe 3 : Ouvrages de faible importance

Btiments industriels ou agricoles abritant des biens de faibles valeurs. Btiments risque limit pour les personnes Constructions provisoires

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3.3 CLASSIFICATION DES SITES

3.3.1 Catgories et Critres de classificationLes sites sont classs en quatre (04) catgories en fonction des proprits mcaniques des solsqui les constituent.

Catgorie S1 (site rocheux) :Roche ou autre formation gologique caractrise par une vitesse moyenne donde decisaillement (VS ) 800m/s.

Catgorie S2 (site ferme) :Dpts de sables et de graviers trs denses et/ou dargile sur consolide sur 10 20 mdpaisseur avec VS 400 m/s partir de 10 m de profondeur.

Catgorie S3 (site meuble) :Dpts pais de sables et graviers moyennement denses ou dargile moyennement raideavec VS 200 m/s partir de 10 m de profondeur.

Catgorie S4 (site trs meuble)- Dpts de sables lches avec ou sans prsence de couches dargile molle avec

VS < 200 m/s dans les 20 premiers mtres.- Dpts dargile molle moyennement raide avec VS < 200 m/s dans les 20 premiers

mtres.

Par ailleurs, outre les valeurs des vitesses dondes de cisaillement, les valeurs moyennesharmoniques dautres rsultats dessais ( pntromtre statique, SPT, pressiomtre...) peuvent

tre utilises pour classer un site selon le tableau suivant :

Tableau 3.2 : Classification des sites

Cat-gorie

Description qc(MPA)

( c )

N

( d )

pl(MPA)

( e )

Ep(MPA)

( e)

qu (MPA)

( f )

Vs (m/s)

(g )

S1Rocheux (a) - - >5 >100- >10 800

S2

Ferme >15 >50 >2 >20 >0.4 400 -


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(a) : La valeur de la vitesse de londe de cisaillement du rocher doit tre mesure sur site

ou estime dans le cas dun rocher peu altr. Les roches tendres ou trs altrespeuvent tre classes en catgorie S2 dans le cas o Vs nest pas mesure. Le site nepeut tre class dans la catgorie S1 sil existe plus de 3 m de sols entre la surface du

rocher et le niveau bas des fondations superficielles

(b) : Largile molle est dfinie par un indice de plasticit Ip >20, une teneur en eaunaturelle Wn 40%, une rsistance non draine Cu < 25 kPa et une vitesse dondede cisaillement Vs < 150 m/s.

(c ) : - Pntromtre statique

q

h

h

q

c

ii

n

i

cii

n=

hi paisseur de la couche (i)q ci rsistance de pointe moyenne

travers la couche (i)

(d) Essai SPT :

Nh

h

N

s

i

ii

n=

Ni < 100, nombre de coups moyens noncorrig, enregistr travers la couche (i) dpaisseur hi.

hs: paisseur totale des couches de sols

granulaires (sables et/ou graviers).

(e) - Pressiomtre :

P

h

h

P

l

ii

n

i

l ii

n=

Ep

h

h

Ep

ii

n

i

ii

n=

Pli Pression limite moyenne travers la couche (i)dpaisseur h i

Epi Module pressiomtrique moyen travers la couche n(i),dpaisseur h i

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(f) Rsistance en compression simple :

q h

h

q

u

c

i

ui ii

n=

hc paisseur totale descouches de sols cohrents,

argile et/ou marne.qui rsistance en compression

simple travers la couche(i) dpaisseur h i

(g) - Vitesse des ondes de cisaillement :

Vs

h

h

Vs

ii

n

i

i ii

n=

Vsi Vitesse donde de cisaillement travers la couche (i)dpaisseur hi

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3.3 2. Classement du site selon la disponibilit des essaisSelon la disponibilit et la fiabilit des rsultats des diffrents types dessais, le site sera classdans la catgorie la plus approprie. En cas de doute, classer dans la catgorie immdiatement laplus dfavorable.

3.3.3 Cas d'absence dessais ( VOIR MODIFICATIFS ET COMPLEMENTS AUXRPA 99)En absence dessais ou d'tude de site approprie, il est permis dutiliser le spectre S3

3.3 4 Conditions de site ncessitant des investigations approfondiesLes conditions de site qui ncessitent des investigations approfondies sont les suivantes :

- prsence de sols instables sous les actions sismiques tels que :sols liqufiables, sols faiblement ciments, anciens remblais..- prsence de sols vaseux ou dargile avec une trs forte teneur en matire organiquesur une paisseur de plus de 3 m.- prsence dargile trs plastique (indice de plasticit IP >75) sur une paisseur de plusde 6 m.- prsence sur une paisseur de plus de 30 m dune couche dargile molle moyennement raide (qC = 1.5 5 MPA, pl = 0.5 2 MPA, EP = 5 25 MPA,qU = 0.1 0.4 MPA)

3.4 CLASSIFICATION DES SYSTEMES DE CONTREVENTEMENT( VOIR MODIFICATIFS ET COMPLEMENTS AUX RPA 99)

Lobjet de la classification des systmes structuraux se traduit, dans les rgles et mthodes decalcul, par lattribution pour chacune des catgories de cette classification, dune valeur

numrique du coefficient de comportement R (voir tableau 4.3.)La classification des systmes structuraux est faite en tenant compte de leur fiabilit et de leurcapacit de dissipation de lnergie vis--vis de laction sismique, et le coefficient decomportement correspondant est fix en fonction de la nature des matriaux constitutifs, dutype de construction, des possibilits de redistribution defforts dans la structure et descapacits de dformation des lments dans le domaine post-lastique.

Les systmes de contreventement retenus dans les prsentes rgles sont classs selon lescatgories suivantes :A) Structures en bton arm1.a: Portiques auto-stables en bton arm sans remplissage en maonnerie

rigideCest une ossature constitue uniquement de portiques capables de reprendre la totalit dessollicitations dues aux charges verticales et horizontales.Pour cette catgorie, les lments de remplissage ne doivent pas gner les dformations desportiques ( cloisons dsolidarises ou cloisons lgres dont les liaisons ne gnent pas ledplacement des portiques )Par ailleurs les btiments concerns ne doivent pas dpasser 7 niveaux ou 23 men zone I, 5 niveaux ou 17m en zone II et 2 niveaux ou 8m en zone III.

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1.b: Portiques auto-stables en bton arm avec remplissage en maonnerie

RigideCest une ossature constitue uniquement de portiques capables de reprendre la totalit des

sollicitations dues aux charges verticales et horizontales.

Pour cette catgorie, les lments de remplissage de la structure sont constitus par des murs

en maonnerie de petits lments insrs dans le cadre poteaux-poutres dont lpaisseur (horscrpissage) ne dpasse pas 10 cm (exception faite pour les remplissages priphriques ou lessparations entre deux (2) logements ou deux locaux dun mme niveaux ou une deuximeparoi de 5 cm , du cot intrieur est tolre ; Cette dernire peut ventuellement avoir unepaisseur de 10 cm condition quelle ne soit pas insre dans les cadres poteaux-poutrespour ne pas aggraver les phnomnes dinteraction maonnerie structure ).

En outre les remplissages concerns doivent tre disposs en plan aussi symtriquement quepossible par rapport au centre de masse de chaque tage de faon ne pas aggraver unedissymtrie ventuelle du systme de contreventement en bton arm de ltage(portique

auto-stable).Les btiments concerns ne doivent par ailleurs pas dpasser 6 niveaux ou 20m. en zone I etII et 2 niveaux ou 8m en zone III.

2. Systme de contreventement constitu par des voiles porteurs en bton armLe systme est constitu de voiles uniquement ou de voiles et de portiques. Dans ce derniercas les voiles reprennent plus de 20% des sollicitations dues aux charges verticales. On

considre que la sollicitation horizontale est reprise uniquement par les voiles.

3. Structure ossature en bton arm contrevente entirement par noyau enbton armLe btiment est dans ce cas-l contrevent entirement par un noyau rigide en bton armqui reprend la totalit de leffort horizontal.

4.a Systme de contreventement mixte assur par des voiles et des portiques

avec justification dinteraction portiques -voiles

Les voiles de contreventement doivent reprendre au plus 20% des sollicitations dues auxcharges verticales.Les charges horizontales sont reprises conjointement par les voiles et les portiquesproportionnellement leurs rigidits relatives ainsi que les sollicitations rsultant de leursinteractions tous les niveaux;.Les portiques doivent reprendre, outre les sollicitations dues aux charges verticales, au moins25% de leffort tranchant d'tage.

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4.b Systme de contreventement de structures en portiques par des voiles en

bton arm.Dans ce cas les voiles reprennent au plus 20% des sollicitations dues aux charges verticales etla totalit des sollicitations dues aux charges horizontalesOn considre que les portiques ne reprennent que les charges verticales. Toutefois, en zonesismique III, il y a lieu de vrifier les portiques sous un effort horizontal reprsentant 25% de

leffort horizontal globalAvec ce systme de contreventement les btiments sont limits en hauteur 10 niveaux ou 33m au maximum

5. Systme fonctionnant en console verticale masses rparties prdominantesCest le cas par exemple dun rservoir cylindrique, des silos et chemines de formecylindrique, et autre.

6. Systme pendule inverseCest un systme o 50% ou plus de la masse est concentre dans le tiers suprieur de la

structureCest lecaspar exempledun chteau deau sur pilotis ou dun rservoir deau cylindrique outorique prominent sur jupe cylindrique ou conique plus resserre.

B) Structures en acier

7. Ossature contrevente par portiques auto-stables ductilesLossature complte (cadres inclus) reprend la totalit des charges verticales. Les portiquesauto-stables ductiles reprennent eux seuls la totalit des charges horizontales. Ces portiquesou cadres doivent tre conus calculs et excuts selon les dispositions fixes au paragraphe8.2.

8 Ossature contrevente par portiques autostables ordinairesLossature complte reprend la totalit des charges verticales. Les portiques ou cadres devantremplir les exigences donnes au paragraphes 8.3, reprennent eux seuls la totalit descharges horizontales.La hauteur de tout btiment utilisant ce systme pour le contreventement, doit tre limite 5

niveaux ou 17 m

Nota: Les systmes de contreventement 7 8 ci-dessus supposent des remplissagesdossature en lments lgers compatibles avec les systmes constructifs considrs et qui negnent pas les dplacements dossature.

9. Ossature contrevente par pales triangules concentriquesLossature complte reprend la totalit des charges verticales et les pales reprennent latotalit des charges horizontales.Les pales triangules concentriques doivent respecter les dispositions donnes au paragraphe

8.4.

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La hauteur des btiments utilisant ce systme pour le contreventement doit tre limite 10niveaux ou 33m.Dans cette classe de contreventement, on distingue deux (02) sous classes, soit des pales enX et en V ( les pales en K ntant pas autorises )

9.a. : Systme dossature contrevente par pales triangules en X :Dans ce systme, pour un nud dune pale, les axes de la diagonale, de la poutre et du

poteau convergent en un seul point situ sur le centre du nud.Dans ce systme, on considre que parmi toutes les diagonales dune pale, seules cellestendues interviennent dans la rsistance et le comportement dissipatif de cette pale vis--visde laction sismique.

9.b. : systme dossature contrevente par pales triangules en V :Dans ce systme, les poutres de chaque pale sont continues et le point dintersection des axesdes diagonales de la pale se situe sur laxe de la poutre.La rsistance et la capacit de dissipation de la pale vis--vis de laction sismique sontfournies par la participation conjointe des diagonales tendues et des diagonales comprimes.10. Ossature avec contreventements mixtes

Dans le cas de figure dvelopp ici, les pales de contreventement doivent reprendre au plus20% des sollicitations dues aux charges verticales.Un contreventement mixte est une combinaison de 2 types de contreventement choisis parmicertains de ceux dfinis prcdemment. Il comprend des portiques ou des cadres auto-stablesductiles coupls avec, soit des pales triangules en X, soit des pales triangules en V, ou serapprochant du V (systme en double bquille ). Lossature complte reprend la totalit descharges verticales. Les contreventements mixtes ( cadres + pales ) reprennent la totalit descharges horizontales globales.Les cadres et les pales doivent tre calculs pour rsister leffort horizontal qui serapartag au prorata de leur raideurs et en tenant compte de leur interaction mutuelle tous lesniveaux.

Les cadres auto-stables ductiles doivent pouvoir reprendre eux seuls, au moins 25% descharges horizontales globales.Les dispositions concernant les contreventements de cette catgorie sont prcises auparagraphe 8.5.

10.a: systme dossature contrevente par cadres ductiles et pales en XDans ce systme, le contreventement mixte est une combinaison de cadres auto-stablesductiles et de pales triangules concentriques en X

10.b: systme dossature contrevente par cadres ductiles et pales en VDans ce systme, le contreventement mixte est une combinaison de cadres auto-stablesductiles et de pales triangules concentriques en V

11. Portiques fonctionnant en console verticaleCette catgorie de systme structural de faible degr dhyperstaticit concerne essentiellementdes portiques classiques un seul niveau avec une traverse rigide, et des structures lancesde type "tube" o les lments rsistants sont essentiellement des poteaux situs en priphriede la structure. Ces structures particulires se traduisent par un comportement dissipatiflocalis uniquement aux extrmits des poteaux.

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C)Structure en maonnerie

Les constructions en maonnerie porteuse ordinaire sont interdites en zone sismique; Seule lamaonnerie porteuse chane y est permise.

12. Structures en maonnerie porteuse chaneCe systme concerne des structures porteuses ralises en maonnerie de moellons ou petitslments manufacturs et comportant des chanages en bton arm mis en uvre aprsexcution de la maonnerie. Ces structures rsistent en mme temps aux charges verticales ethorizontales.Les modles de calcul et les dispositions constructives sont dveloppes au chapitre 9.Les btiments concerns par ce type constructif sont limits 03 niveaux en zone sismiqueIII, 04 niveaux en zone sismique II et 05 niveaux en zone sismique I.

D). Autres structures

13. Structures ossature mtallique avec contreventement par diaphragmeCes structures rsistent, vis vis de laction sismique, par leffet de diaphragme des paroisverticales (murs) et horizontales (planchers). Le niveau de comportement dissipatif de cesstructures est fonction de la capacit de rsistance ductile au cisaillement des parois, celles-cipouvant tre labores partir de techniques et de matriaux trs divers (tle nervure forme froid, mur en maonnerie arme, parois en bton ou bton arm, etc.). Les parois doiventtre fixes au cadre de lossature mtallique de manire pouvoir considrer la liaisoncomme rigide.

14. Structure ossature mtallique avec contreventement par noyau en bton

armMme dfinition que pour ossature en bton arm (cf. systme 3.).

15. Structure ossature mtallique avec contreventement par voiles en bton

armMme dfinition que pour structure en portiques bton arm (cf. systme 4.b.).

16. Structure ossature mtallique avec contreventement mixte compos dun

noyau en bton arm et de pales et/ou portiques mtalliques en priphrie

17. Systme comportant des transparences (tages souples)Les exemples les plus "parlants" sont les niveaux de "rception" ou lobbies des grands htels(raret des cloisons ou, parfois, hauteur de niveau plus importante que celle des tagescourants...) ou des tages non cloisonns pour des raisons fonctionnelles (sallesinformatiques, dquipements spciaux etc.).Ces systmes sont en gnral viter. Sinon, outre la pnalisation par un coefficient decomportement adquat, il y a lieu de prendre toutes les dispositions mme dattnuer leseffets dfavorables prvisibles.

3.5. CLASSIFICATION DES OUVRAGES SELON LEUR CONFIGURATION

3.5.1. Chaque btiment (et sa structure) doit tre classe selon sa configuration en plan eten lvation en btiment rgulier ou non, selon les critres ci-dessous :

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a) Rgularit en plana1. Le btiment doit prsenter une configuration sensiblement symtrique vis vis de deuxdirections orthogonales aussi bien pour la distribution des rigidits que pour celle desmasses.a2. A chaque niveau et pour chaque direction de calcul, la distance entre le centre de

gravit des masses et le centre des rigidits ne dpasse pas 15% de la dimension dubtiment mesure perpendiculairement la direction de laction sismique considre.a3. La forme du btiment doit tre compacte avec un rapport longueur/largeur du plancherinfrieur ou gal 4 (cf Fig 3.2)La somme des dimensions des parties rentrantes ou saillantes du btiment dans une directiondonne ne doit pas excder 25% de la dimension totale du btiment dans cette direction. (cf Fig3.2)a4. Les planchers doivent prsenter une rigidit suffisante vis vis de celle descontreventements verticaux pour tre considrs comme indformables dans leur plan.Dans ce cadre la surface totale des ouvertures de plancher doit rester infrieure 15% decelle de ce dernier.

Fig. 3.2 : Limites des dcrochements en planb) Rgularit en lvation

b1. Le systme de contreventement ne doit pas comporter dlment porteur verticaldiscontinu, dont la charge ne se transmette pas directement la fondation.b2 Aussi bien la raideur .que la masse des diffrents niveaux restent constants ou diminuentprogressivement et sans chargement brusque de la base au sommet du btimentb4. Dans le cas de dcrochements en lvation, la variation des dimensions en plan du btimententre deux niveaux successifs ne dpasse pas 20% dans les deux directions de calcul et neseffectue que dans le sens dune diminution avec la hauteur. La plus grande dimension latraledu btiment nexcde pas 1,5 fois sa plus petite dimension.

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Toutefois, au dernier niveau, les lments douvrage, tels que buanderies, salle de machinesdascenseurs etc. pourront ne pas respecter les rgles b3 et b4 et tre calculs conformment auxprescriptions relatives aux lments secondairesDune manire gnrale, se reporter aux schmas illustratifs ci-aprs (fig. 3.3).

Fig. 3.2 : Limites des dcrochements en lvation

3.5.2. Un btiment est class rgulier en plan si tous les critres de rgularit en plan (a1 a4)sont respects. Par contre, il est class irrgulier en plan si lun de ces critres nest pas satisfait

3.5.3. Un btiment est class rgulier en lvation si tous les critres de rgularit en lvation(b1 b4) sont respects.Par contre, il est class irrgulier en lvation si lun de ces critres nest pas satisfait.

3.5.4. Un btiment est class rgulier sil est la fois rgulier en plan et en lvation.

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CHAPITRE IV: REGLES DE CALCUL

4.1. CHOIX DE LA METHODE DE CALCUL

4.1.1. Mthodes utilisablesLe calcul des forces sismiques peut tre men suivant trois mthodes:

- par la mthode statique quivalente- par la mthode danalyse modale spectrale- par la mthode danalyse dynamique par acclrogrammes

4.1.2. Conditions dapplication de la mthode statique quivalenteLa mthode statique quivalente peut tre utilise dans les conditions suivantes :

a) Le btiment ou bloc tudi, satisfaisait aux conditions de rgularit en plan et enlvation prescrites au chapitre III, paragraphe 3.5 avec une hauteur au plus gale 65m en zones I et II et 30m en zones III

b) Le btiment ou bloc tudi prsente une configuration irrgulire tout en respectant,outres les conditions de hauteur nonces en a), les conditions complmentaires suivantes:

Zone I : tous groupesZone II : groupe dusage 3

groupe dusage 2, si la hauteur est infrieure ou gale 7 niveaux ou 23m. groupe dusage 1B, si la hauteur est infrieure ou gale 5 niveaux ou 17m. groupe dusage 1A, si la hauteur est infrieure ou gale 3 niveaux ou 10m.

Zone III : groupes dusage 3 et 2, si hauteur est infrieure ou gale 5 niveaux ou 17m. groupe dusage 1B, si la hauteur est infrieure ou gale 3 niveaux ou 10m. groupe dusage 1A, si la hauteur est infrieure ou gale 2 niveaux ou 08m.

4.1.3. Mthodes dynamiquesa) La mthode danalyse modale spectrale peut tre utilise dans tous les cas, et en

particulier, dans le cas o la mthode statique quivalente nest pas permise.b) La mthode danalyse dynamique par acclrogrammes peut tre utilise au cas par

cas par un personnel qualifi, ayant justifi auparavant les choix des sismes de calculet des lois de comportement utilises ainsi que la mthode dinterprtation desrsultats et les critres de scurit satisfaire.

4.2. METHODE STATIQUE EQUIVALENTE

4.2.1. PrincipeLes forces relles dynamiques qui se dveloppent dans la construction sont remplaces par unsystme de forces statiques fictives dont les effets sont considrs quivalents ceux de lactionsismique.

Le mouvement du sol peut se faire dans une direction quelconque dans le plan horizontal. Lesforces sismiques horizontales quivalentes seront considres appliques successivement suivant

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deux directions orthogonales caractristiques choisies par le projeteur. Dans le cas gnral, cesdeux directions sont les axes principaux du plan horizontal de la structure.

Il faut souligner toutefois que les forces et les dformations obtenues pour llment partir desmthodes danalyse statiques pour les charges de conception recommandes sont infrieures auxforces et aux dformations qui seraient observes sur la structure sous les effets dun sisme

majeur pour lequel les charges ont t spcifies. Ce dpassement des forces est quilibr par lecomportement ductile qui est fourni par les dtails de construction de llment.

Cest pourquoi lutilisation de cette mthode ne peut tre dissocie de lapplication rigoureuse desdispositions constructives garantissant la structure:

- Une ductilit suffisante- La capacit de dissiper lnergie vibratoire transmise la structure par des

secousses sismiques majeures

4.2.2. Modlisationa) Le modle du btiment utiliser dans chacune des deux directions de calcul est plan

avec les masses concentres au centre de gravit des planchers et un seul degr de liberten translation horizontale par niveau sous rserve que les systmes de contreventementdans les deux (2) directions puissent tre dcoupls

b) La rigidit latrale des lments porteurs du systme de contreventement est calcule partir de sections non fissures pour les structures en bton arm ou en maonnerie.

c) Seul le mode fondamental de vibration de la structure est considrer dans le calcul dela force sismique totale

4.2.3. Calcul de la force sismique totale ( VOIR MODIFICATIFS ET COMPLEMENTSAUX RPA 99)

La force sismique totale V, applique la base de la structure, doit tre calculesuccessivement dans deux directions horizontales orthogonales selon la formule :

VA D Q

RW=

. . (4.1)

- A : coefficient dacclration de zone, donn par le tableau 4.1 suivant la zonesismique et le groupe dusage du btiment

Tableau 4.1. : coefficient dacclration de zone A.

Z o n e

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38/120

Groupe I II III

1A 0,12 0,25 0,35

1B 0,10 0,20 0,30

2 0,08 0,15 0,25

3 0,05 0,10 0,15

- D : facteur damplification dynamique moyen, fonction de la catgorie de site, du facteurde correction damortissement ( ) et de la priode fondamentale de la structure ( T ).

( )( ) ( )

=s0.3TT0.30.3T5.2

s0.3TTTT5.2

TT05.2

D

3

5

3

2

2

23

2

2

2

(4.2)

T2 priode caractristique, associe la catgorie du site et donne par le tableau 4.7Le facteur D est par ailleurs donn sous forme graphique la figure 4.1pour un amortissement = 5%

: facteur de correction damortissement donn par la formule :- ( ) 7.027 (4.3)o (%) est le pourcentage damortissement critique fonction du matriauconstitutif, du type de structure et de limportance des remplissages.Quant = 5%, on a = 1

Tableau 4.2 : Valeurs de (%)Portiques Voiles ou murs

Remplissage Bton arm Acier Bton arm/maonnerieLger 6 4 10

Dense 7 5

38


39/120

39


40/120

40


41/120

R : coefficient de comportement global de la structureSa valeur unique est donne par le tableau 4.3 en fonction du systme de contreventement telque dfini en 3.4En cas dutilisation de systmes de contreventement diffrents dans les deux directionsconsidres il y a lieu dadopter pour le coefficient R la valeur la plus petite.

Tableau 4.3 : valeurs du coefficient de comportement R

Cat Description du systme de contreventement (voir chapitre III 3.4) Valeur de R

A

1a

1b

2

34a

4b

5

6

Bton arm

Portiques auto-stables sans remplissages en maonnerie rigide

Portiques auto-stables avec remplissages en maonnerie rigide

Voiles porteurs

NoyauMixte portiques/voiles avec interaction

Portiques contrevents par des voiles

Console verticale masses rparties

Pendule inverse

5

3,5

3,5

3,55

4

2

2

B

78

9a

9b

10a

10b

11

Acier

Portiques auto-stables ductilesPortiques auto-stables ordinaires

Ossature contrevente par pales triangules en X

Ossature contrevente par pales triangules en V

Mixte portiques/pales triangules en X

Mixte portiques/pales triangules en V

Portiques en console verticale

64

4

3

5

4

2

C

12

Maonnerie

Maonnerie porteuse chane 2,5

41


42/120

D

13

14

15

16

17

Autres systmes

Ossature mtallique contrevente par diaphragme

Ossature mtallique contrevente par noyau en bton arm

Ossature mtallique contrevente par voiles en bton arm

Ossature mtallique avec contreventement mixte comportant un

noyau en bton arm et pales ou portiques mtalliques en faades

Systmes comportant des transparences (tages souples)

2

3

3,54

2

- Q : facteur de qualit

Le facteur de qualit de la structure est fonction de :- la redondance et de la gomtrie des lments qui la constituent- la rgularit en plan et en lvation- la qualit du contrle de la construction

La valeur de Q est dtermine par la formule : (4-4)5

1qP1Q

Pq est la pnalit retenir selon que le critre de qualit q " est satisfait ou non".Sa valeur est donne au tableau 4.4

Les critres de qualit "q" vrifier sont :

1. Conditions minimales sur les files de contreventement

- systme de portiques : chaque file de portique doit comporter tous les niveaux, aumoins trois (03) traves dont le rapport des portes nexcde pas 1,5. Les traves deportique peuvent tre constitues de voiles de contreventement.

- systme de voiles : chaque file de voiles doit comporter tous les niveaux, au moinsun (01) trumeau ayant un rapport "hauteur dtage sur largeur" infrieur ou gal 0,67 ou bien deux (02) trumeaux ayant un rapport "hauteur dtage sur largeur"infrieur ou gal 1,0. Ces trumeaux doivent slever sur toute la hauteur de ltage

et ne doivent avoir aucune ouverture ou perforation qui puisse rduire de maniresignificative leur rsistance ou leur rigidit..

2. Redondance en planChaque tage devra avoir, en plan, au moins quatre (04) files de portiques et/ou devoiles dans la direction des forces latrales appliques.Ces files de contreventement devront tre disposes symtriquement autant quepossible avec un rapport entre valeurs maximale et minimale despacement nedpassant pas 1,5.

3. Rgularit en planLa structure est classe rgulire en plan. ( cf 3.5 1a )

4. Rgularit en lvation

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43/120

La structure est classe rgulire en lvation. ( cf 3.5 1b )

5. Contrle de la qualit des matriauxDes essais systmatiques sur les matriaux mis en uvre doivent tre raliss parlentreprise.

6. Contrle de la qualit de lexcutionIl est prvu contractuellement une mission de suivi des travaux sur chantier. Cettemission doit comprendre notamment une supervision des essais effectus sur lesmatriaux.

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Tableau 4.4.: valeurs des pnalits Pq

Pq

Critre q Observ N/observ

1. Conditions minimales sur les filesde contreventement

0 0,05

2. Redondance en plan 0 0,05

3. Rgularit en plan 0 0,05

4. Rgularit en lvation 0 0,05

5. Contrle de la qualit des matriaux 0 0,05

6. Contrle de la qualit de lexcution 0 0,10

- W : poids total de la structure,

W estgal la somme des poids Wi, calculs chaque niveau (i) :

W =i

n

=

1Wi avec Wi= WGi + WQi (4-5)

WGi : poids d aux charges permanentes et celles des quipements fixesventuels, solidaires de la structure

WQi : charges dexploitation

: coefficient de pondration, fonction de la nature et de la dure de la chargedexploitation et donn par le tableau 4.5.

Tableau 4.5 : valeurs du coefficient de pondration Cas Type d'ouvrage

1

2

3

4

5

Btiments dhabitation, bureaux ou assimils

Btiments recevant du public temporairement :- Salles dexposition, de sport, lieux de culte, salles de runions

avec places debout.

- salles de classes, restaurants, dortoirs, salles de runions avec

places assises

Entrepts, hangars

Archives, bibliothques, rservoirs et ouvrages assimils

Autres locaux non viss ci-dessus

0,20

0,30

0,40

0,50

1,00

0,60

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4.2.4. Estimation de la priode fondamentale de la structure

1. La valeur de la priode fondamentale (T) de la structure peut tre estime partir deformules empiriques ou calcule par des mthodes analytiques ou numriques.

2. La formule empirique utiliser selon les cas est la suivante :

43

NThCT = (4-6) hN : hauteur mesure en mtres partir de la base de la structure jusquau

dernier niveau (N).

CT : coefficient, fonction du systme de contreventement, du type de remplissage etdonn par le tableau 4.6.

Tableau 4.6 : valeurs du coefficient CT

Cas n Systme de contreventement CT

1

2

3

4

Portiques auto-stables en bton arm sans remplissage en maonnerie

Portiques auto-stables en acier sans remplissage en maonnerie

Portiques auto-stables en bton arm ou en acier avec remplissage en

maonnerie

Contreventement assur partiellement ou totalement par des voiles en

bton arm, des pales triangules et des murs en maonnerie

0,075

0,085

0,050

0,050

Dans les cas n 3 et 4, on peut galement utiliser aussi la formule :

Dh09.0T N (4.7)o D est la dimension du btiment mesure sa base dans la direction de calcul considre.Dans ce cas de figure il y a lieu de retenir dans chaque directions considre la plus petite desdeux valeurs donnes respectivement par (4.6 ) et (4.7)

3. La valeur de T peut tre calcule avec la formule de Rayleigh ou une version simplifiede cette formule :

a ) )T W g f ii

n

i ii

n

i=

2 / ) (4-8)

fi : systme de forces horizontales, distribues selon les formules de rpartition de Vsuivant la verticale.

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i : flches horizontales dues aux forces fi calcules partir dun modle lastiquelinaire de la structure qui prend en compte tous les lments participant sa rigidit.

b.) Version simplifie de la formule de Rayleigh :

T = 2

N

(4-9)

N : flche horizontale au sommet du btiment, mesure en mtres, due aux forcesgravitaires appliques horizontalement.

4. Les valeurs de T, calcules partir des formules de Rayleigh ou de mthodesnumriques ne doivent pas dpasser celles estimes partir des formules empiriquesappropries de plus de 30%.

4.2.5. Distribution de la rsultante des forces sismiques selon la hauteur

La rsultante des forces sismiques la base V doit tre distribue sur la hauteur de la structureselon les formules suivantes :

V = Ft i+ F (4-10)

La force concentre Ft au sommet de la structure permet de tenir compte de linfluence desmodes suprieurs de vibration. Elle doit tre dtermine par la formule : Ft = 0,07 TVo T est la priode fondamentale de la structure (en secondes). La valeur de Ft ne dpassera en

aucun cas 0,25 V et sera prise gale 0 quand T est plus petite ou gale 0,7 secondes.La partie restante de V soit ( V - Ft ) doit tre distribue sur la hauteur de la structure suivant laformule :

FV F Wh

W hi

t i

jj

n

j

=

=

( )

1

(4-11)

4.2.6. Distribution horizontale des forces sismiques

Leffort tranchant au niveau de ltage k : (4-12)=

+ nki

itk FFV

dans le cas de structures comportant des planchers rigides dans leur plan, est distribu aux lmentsverticaux de contreventement proportionnellement leurs rigidits relatives.

4.2.7. Effet de la torsion daxe verticalLaugmentation de leffort tranchant provoqu par la torsion daxe vertical due lexcentricitentre le centre de gravit et le centre de rigidit doit tre prise en compte. Les efforts tranchantsngatifs dus la torsion devront tre ngligs.Pour toutes les structures comportant des planchers ou diaphragmes horizontaux rigides dans leurplan, on supposera qua chaque niveau et dans chaque direction, la rsultante des forces

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horizontales a une excentricit par rapport au centre de torsion gale la plus grande des deuxvaleurs:

-5% de la plus grande dimension du btiment ce niveau (cette excentricit doit treprise en considration de part et d'autre du centre de torsion)- excentricit thorique rsultant des plans.

4.3. METHODE DYNAMIQUE MODALE SPECTRALE

4.3.1. PrincipePar cette mthode, il est recherch pour chaque mode de vibration, le maximum des effetsengendrs dans la structure par les forces sismiques reprsentes par un spectre de rponse decalcul. Ces effets sont par la suite combins pour obtenir la rponse de la structure.

4.3.2. Modlisation

a) Pour les structures rgulires en plan comportant des planchers rigides, lanalyse est faitesparment dans chacune des deux directions principales du btiment. Celui-ci est alorsreprsent dans chacune des deux directions de calcul par un modle plan, encastr la base eto les masses sont concentres au niveau des centres de gravit des planchers avec un seulDDL en translation horizontale.

b) Pour les structures irrgulires en plan, sujettes la torsion et comportant des planchersrigides, elles sont reprsentes par un modle tridimensionnel, encastr la base et o lesmasses sont concentres au niveau des centres de gravit des planchers avec trois (03) DDL (2translations horizontales et une rotation daxe vertical).

c) Pour les structures rgulires ou non comportant des planchers flexibles, elles sont reprsentespar des modles tridimensionnels encastrs la base et plusieurs DDL par plancher.

d) La dformabilit du sol de fondation doit tre prise en compte dans le modle toutes les fois ola rponse de la structure en dpend de faon significative.

e) Le modle de btiment utiliser doit reprsenter au mieux les distributions des rigidits et desmasses de faon prendre en compte tous les modes de dformation significatifs dans le calculdes forces dinertie sismiques (ex : contribution des zones nodales et des lments nonstructuraux la rigidit du btiment).

f) Dans le cas des btiments en bton arm ou en maonnerie la rigidit des lments porteursdoit tre calcule en considrant les sections non fissures. Si les dplacements sont critiquesparticulirement dans le cas de structures associes des valeurs leves du coefficient decomportement, une estimation plus prcise de la rigidit devient ncessaire par la prise encompte de sections fissures.

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4.3.3. Spectre de rponse de calcul

Laction sismique est reprsente par le spectre de calcul suivant

( )

( )

( )

>

+

=

s0.3TR

Q

T

3

3

TA25.15.2

s0.3TTT

T

R

QA25.15.2

TTTR

QA25.15.2

TT01R

Q5.2

T

T1A25.1

g

S

3/53/2

2

2

3/2

2

21

1

1

a (4.13)

A : coefficient dacclration de zone (tableau 4.1) : facteur de correction damortissement (quant lamortissement est diffrent de5%) = 7 2/ + 0.7 (4.3)

: pourcentage damortissement critique (tableau 4.2)R : coefficient de comportement de la structure (tableau 4.3)

T1, T2 : priodes caractristiques associes la catgorie de site (tableau 4.7)Q : facteur de qualit (tableau 4.4)

Tableau 4.7 : Valeurs de T1 et T2

Site S1 S2 S3 S4T1(sec) 0,15 0,15 0,15 0,15

T2(sec) 0,30 0,40 0,50 0,70

Dans la dtermination de la valeur de Q, il y a lieu de tenir compte que les irrgularits en plan eten lvation ont dj t prises en charge par le modle. Par ailleurs, en cas danalysetridimensionnelle il y a lieu de prendre comme valeur de Q la plus pnalisante, des valeurscalcules suivant les deux directions orthogonales de rfrence

Laction sismique doit tre applique dans toutes les directions juges dterminantes pour lecalcul des forces sismiques ainsi que les directions qui leur sont perpendiculaires, compte tenu dela configuration en plan de la structure. Pour les structures ayant leurs lments decontreventement distribus le long de deux directions orthogonales, ces deux directions sont retenir comme directions dexcitation.

4.3.4. Nombre de modes considrera) Pour les structures reprsentes par des modles plans dans deux directions orthogonales, le

nombre de modes de vibration retenir dans chacune des deux directions dexcitation doittre tel que :

- la somme des masses modales effectives pour les modes retenus soit gale 90 % au

moins de la masse totale de la structure.

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- ou que tous les modes ayant une masse modale effective suprieure 5% de la massetotale de la structure soient retenus pour la dtermination de la rponse totale de la structure.

Le minimum de modes retenir est de trois (03) dans chaque direction considre.

b) Dans le cas o les conditions dcrites ci-dessus ne peuvent pas tre satisfaites cause delinfluence importante des modes de torsion, le nombre minimal de modes (K) retenir doit

tre tel que :K 3 N et TK 0.20 sec (4-14)

o : N est le nombre de niveaux au dessus du sol et Tk la priode du mode K.

4.3.5. Combinaison des rponses modales

a) Les rponses de deux modes de vibration i et j de priodes Ti, Tj et damortissement i,j sontconsidres comme indpendantes si le rapport r = Ti / Tj ( Ti Tj ) .vrifie :

r 10 / (10 + i j ) (4-15)b) Dans le cas o toutes les rponses modales retenues sont indpendantes les unes des autres, la

rponse totale est donne par

E = Eii

k

2

1= (4-16)

E : effet de laction sismique considr

Ei : valeur modale de E selon le mode i K : nombre de modes retenus

c) Dans le cas o deux rponses modales ne sont pas indpendantes ; E1 et E2 par exemple, larponse totale est donne par :

( )E E E ii

K

1 22

3

+ += (4-17)

4.3.6. Rsultante des forces sismiques de calcul

La rsultante des forces sismiques la base Vt obtenue par combinaison des valeurs modales nedoit pas tre infrieure 80 % de la rsultante des forces sismiques dtermine par la mthodestatique quivalente V pour une valeur de la priode fondamentale donne par la formuleempirique approprie.

Si Vt < 0.80 V, il faudra augmenter tous les paramtres de la rponse (forces, dplacements,moments,...) dans le rapport 0.8 V/Vt.

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4.3.7. Effets de la torsion accidentelleQuand il est procd une analyse par modles plans dans les deux directions orthogonalesLes effets de la torsion accidentelle daxe vertical sont prendre en compte tel que dcrit auparagraphe 4.2.7.

Dans le cas o il est procd une analyse tridimensionnelle, en plus de l'excentricit thorique

calcule ,une excentricit accidentelle( additionnelle) gale 0.05 L,( L tant la dimensiondu plancher perpendiculaire la direction de laction sismique) doit tre applique au niveau duplancher considr et suivant chaque direction

4.4 PRESCRIPTIONS COMMUNES AUX METHODES STATIQUE ET DYNAMIQUE

4.41. Stabilit au renversementLe moment de renversement qui peut tre caus par laction sismique doit tre calcul parrap

dtr bc 2 48_ rpa99 version 2003

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