Ouvrages d art en zone sismique

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1 Alain Capra & Aurélien Godreau Ouvrages d art en zone sismique Guide d utilisation de l Eurocode 8 Afnor et Groupe Eyrolles, 2012 ISBN Afnor : ISBN Eyrolles :

2 Table des matières Introduction... 1 Chapitre 1. Méthode du coefficient de comportement Remarques générales sur la conception parasismique Principes de la méthode du coefficient de comportement Hypothèse de base Règles de calcul... 5 Chapitre 2. Définition de l action sismique Domaine d application des règles Cas général Cas particuliers Action sismique réglementaire Accélération de référence du sol Classification des ouvrages d art Accélération du sol pour le séisme de service [EN1998-1/ 2.1] Effet d amplification topographique Classes de sol Spectre de calcul pour le séisme horizontal Spectre de calcul pour le séisme vertical [EN / 4.1.6] Correction de l amortissement [EN / 4.13] Calcul des déplacements relatifs [EN / ] Déplacement absolu du sol [EN 1998/ ] Spectres élastiques Domaine d emploi Spectre élastique horizontal [EN1998-1/ (P)] Spectre élastique vertical... 21

3 VI Ouvrages d'art en zone sismique Chapitre 3. Vérification du comportement Comportement sismique régulier et irrégulier des ponts [EN / 4.1.8] Risques dus au comportement irrégulier des ponts Vérification de la régularité du pont [EN / ] Exemple de calcul Contrôle des zones «hors rotules» : dimensionnement en capacité Piles en béton armé équipées d appareils d appui fixes peu déformables Piles équipées d appuis glissants Piles équipées d appuis en élastomère «non sismiques» Méthode approchée Chapitre 4. Méthodes de calculs dynamiques Analyse dynamique linéaire Méthode spectrale Choix des modes significatifs [EN / ] Combinaison des réponses modales Combinaison des composantes de l action sismique [EN / ] Prise en compte de la composante verticale [EN / 4.1.7] Méthode du mode fondamental [EN / 4.2.2] Analyse temporelle linéaire Analyse temporelle non linéaire [EN / 4.2.4] Analyse en poussée progressive [EN / & Annexe H] Chapitre 5. Modèles de calcul dynamique Raideur des tabliers [EN / ] Raideur des piles [EN / ] Raideur des fondations Module élastique dynamique du sol [EN et Guide SETRA-SNCF Janvier 2000] Semelles superficielles [Guide SETRA-SNCF Janvier 2000] Fondations profondes Masses [EN / 4.1.2]... 37

4 Table des matières VII Chapitre 6. Effets cinématiques Variabilité spatiale [EN / 3.3] Méthode de calcul des sollicitations Modèles de calcul Coefficients de comportement Combinaisons Déplacements différentiels des fondations profondes Déplacements du sol Calcul des sollicitations cinématiques Justification de la résistance Chapitre 7. Justification des ouvrages Principes des justifications Action sismique de calcul Autres actions concomitantes à l action sismique [EN / 5.5] Combinaisons de calcul ELU [EN / 5.5] Vérifications à l ELU Effets du second ordre [EN / 5.4] Règles générales de vérification [EN / 5.6.1] Cas des structures à ductilité limitée Cas des structures ductiles Combinaisons de calcul ELS Vérifications à l ELS Vérification de la résistance Vérification des déplacements Chapitre 8. Maîtrise des déplacements Chapitre 9. Dispositions constructives Règles générales Armatures pour le béton armé [EN / 5.2.1] Longueurs d ancrage et de recouvrement des armatures... 55

5 VIII Ouvrages d'art en zone sismique Principe des renforcements Armatures transversales de confinement des piles Armatures transversales anti-flambement Piles creuses [EN / 6.2.4] Cas de la conception en ductilité limitée [EN / 6.5] Confinement du béton Armatures anti-flambement Cas de la conception ductile Armatures verticales [EN / 6.2.3] Confinement Anti-flambement Fondations Fondations superficielles [EN / 6.4.1] Fondations sur pieux [EN / 6.4.2] Chapitre 10. Culées et murs de soutènement Règles générales Culées connectées au tablier de manière flexible Culées connectées au tablier de manière rigide Poussée des terres. Méthode de Mononobé Okabé [EN1998-5/annexe E] Généralités Évaluation de la poussée des terres [EN1998-5/annexe E] Effort dû à la poussée des terres pour les structures rigides Chapitre 11. Appareils d appui et attelages Définitions Règles générales [EN / 6.6] Tablier non isolé Tablier isolé Méthodes de vérification... 76

6 Table des matières IX 11.3 Exemples de conception pour le séisme longitudinal Appareils d'appui fixes sur les piles fixes + appuis glissants sur les autres piles Appareils d'appui fixes + butées sur piles fixes. Appuis glissants sur les autres piles Appuis néoprène fixes + butées sur les piles fixes. Appuis néoprène fixes ou glissants sur les autres piles Appuis en élastomère fixes et glissants Appareils d appui en élastomère «non-sismiques» + attelage sur une pile fixe Repos d appui minimal [EN / 6.6.4] Repos et ouverture de joint sur culée [EN / 6.6.4] Repos et ouverture de joint sur pile intermédiaire Chapitre 12. Appareils spéciaux Généralités Fonctions réalisables Ressort élastique Fusible Amortisseur visqueux Amortisseur élasto-plastique Coupleur dynamique Emploi de coupleurs dynamiques [EN / ] Isolation sismique Structures non isolées Méthodes de calcul Cas des appuis en élastomère courants Cas des appareils à comportement hystérétique Cas des amortisseurs visqueux Calcul temporel Exemples de conception Solution 1 : conception courante Solution 2 : coupleur dynamique Solution 3 : isolation sismique avec appareils d appui en élastomère Solution 4 : amortisseurs visqueux disposés en parallèle Solution 5 : isolation avec un amortisseur métallique élastoplastique Solution 6 : combiné ressort-amortisseur... 93

7 X Ouvrages d'art en zone sismique Chapitre 13. Liquéfaction [EN1998-5] Définition Vérification Annexe A. Vérification de la régularité Exemple d application Annexe B. Critère de cumul des masses modales Cas du séisme horizontal Cas du séisme vertical Annexe C. Combinaisons sismiques et dimensionnement en capacité Combinaisons sismiques Dimensionnement en capacité des piles en béton armé Exemple d application Annexe D. Appuis en élastomère Paramètres de définition des appuis Sollicitations Vérification de la résistance Vérification du comportement Épaisseur des plaques métalliques Raideur des appuis Bibliographie