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Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conceptio

Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version 2 - 2011 1/119 Cahier Technique #30 AFPS Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Guide élaboré par l’Association Française du génie ParaSismique dans le cadre du Plan Séisme piloté par le Ministère de l’Ecologie. Version 2 - Avril 2011 Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version 2 - 2011 2/119 Membres du Groupe de travail Version initiale 2008 : Nadine Blay CEA - Saclay Christian Gallois Areva - Paris Yves Guilleminot SETEC - Paris Sandrine Juster-Lermitte CEA - Saclay Pierre-Eric Thévenin Bureau Veritas - Lyon Emmanuel Viallet EDF - Lyon Version 2011 remise à jour suite à la publication du cahier technique ‘Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique pour les établissements scolaires’ : Le groupe initial a été complété par la participation de : Yves Guillon Retraité - Paris André Patte Retraité (Education Nationale) - IFFoRME - Valbonne Sébastien Ravet EDF – Lyon Nanthilde Reviron Areva - Paris Ghislaine Verrhiest-Leblanc ASN - Marseille Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version 2 - 2011 3/119 Préface En 2007, le groupe de travail ‘Equipement’, animé par Emmanuel Viallet, avait rédigé un cahier technique intitulé ‘Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique’. Le but recherché était d’améliorer la protection des personnes, en cas de séisme, vis-à-vis des équipements multiples que renferment les bâtiments, en s’appuyant notamment sur le retour d’expérience sismique mondial. Ce travail s’inscrivait dans le cadre global de la participation de l’AFPS au Plan Séisme piloté par le Ministère de l’Ecologie, visant à améliorer la prévention parasismique en France dans ses différents aspects (Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6). Depuis 2007, le groupe de travail a poursuivi son travail et a décliné ce guide pour les établissements scolaires. Ceci a permis de réviser le guide initial à la lumière des progrès réalisés dans la rédaction du guide dédié aux établissements scolaires. Si les procédures de conception et de diagnostic décrites dans le guide général restent les mêmes, une grande attention a été portée à la clarté de lecture du guide afin de faciliter les déclinaisons ultérieures de ce guide général pour des établissements spécifiques. Ce guide constitue un recueil de bonnes pratiques conçu à partir d’études scientifiques et de retours d’expériences. La mise en œuvre de ces conseils devrait permettre de réduire les effets destructeurs d’un séisme, et de protéger au mieux la population. La nouvelle version du guide a été présentée et validée lors de la séance du CST du 15 avril 2011. Gabriel Dontevieux a accepté d’être le rapporteur de ce document et nous le remercions pour son travail. Jean-Louis Chazelas Sandrine Juster-Lermitte Vice-Président du CST … Présidente du CST Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version 2 - 2011 4/119 SOMMAIRE 1 INTRODUCTION ET CADRAGE - OBJECTIFS DU GUIDE ................................ 6 2 DOMAINE D’APPLICATION ................................................................................ 7 2.1 Ouvrages concernés par le guide ...................................................................... 7 2.2 Les équipements concernés par le guide .......................................................... 7 3 QU’EST-CE QU’UN SEISME ? ............................................................................ 9 3.1 Généralités ........................................................................................................ 9 3.2 Quantification d’un événement sismique ......................................................... 10 4 RISQUE SISMIQUE EN FRANCE ET REGLEMENTATION APPLICABLE ...... 11 4.1 Sismicité en France ......................................................................................... 11 4.2 Définition du risque sismique ........................................................................... 12 4.3 Risque normal ou risque spécial ...................................................................... 12 4.4 Conception des bâtiments pour résister au séisme.......................................... 12 4.5 Zonage sismique en France pour les ouvrages à risque normal ...................... 13 4.6 Réglementation parasismique applicable aux équipements ............................. 13 4.7 Dispositions prises pour les éléments non structuraux et les équipements ...... 14 5 L’ACTION SISMIQUE ET SES EFFETS SUR LES EQUIPEMENTS ................. 15 5.1 Effet du séisme sur une structure .................................................................... 15 5.2 Réponses caractéristiques des équipements ................................................... 16 5.3 Interaction structure-équipements : supports et fixations ................................. 16 5.4 Effets inertiels : fréquence propre et spectre de réponse d’oscillateurs............ 17 5.5 Identification des modes de comportement / ruine possibles sous séisme ...... 18 5.6 Analyse du retour d’expérience post-sismique ................................................. 19 6 CONCEPTION ET DIAGNOSTIC PARASISMIQUE DES EQUIPEMENTS ....... 21 6.1 Les objectifs attribués aux équipements .......................................................... 21 6.1.1 Terminologie : équipements et systèmes .......................................................... 21 6.1.2 Objectifs parasismiques attribués aux systèmes ............................................... 22 6.1.3 Exigences de comportement des équipements ................................................. 23 6.2 Démarche générale proposée ......................................................................... 25 6.3 Contexte de la procédure : bâtiment neuf ou existant ...................................... 25 6.4 Procédure applicable aux bâtiments neufs ...................................................... 26 6.4.1 Expression des besoins ..................................................................................... 26 6.4.2 Etape de conception .......................................................................................... 28 6.4.3 Etape de réalisation ........................................................................................... 29 6.4.4 Etape de réception ............................................................................................. 29 6.5 Procédure applicable aux bâtiments existants ................................................. 29 6.5.1 Expression des besoins ..................................................................................... 29 6.5.2 Étape de diagnostic ........................................................................................... 29 6.5.3 Etape de conception .......................................................................................... 32 6.5.4 Etape de réalisation ........................................................................................... 32 Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version 2 - 2011 5/119 6.5.5 Etape de réception ............................................................................................. 32 6.6 Contrôle et maintenance ................................................................................. 32 6.6.1 Contrôle ............................................................................................................. 32 6.6.2 Maintenance ...................................................................................................... 33 7 DIMENSIONNEMENT ET JUSTIFICATION DES EQUIPEMENTS .................... 34 7.1 Donnée d'entrée : sollicitation sismique ressentie par l'équipement ................. 34 7.1.1 Accélération ....................................................................................................... 34 7.1.2 Déplacement ...................................................................................................... 35 7.1.3 Effet inertiel ........................................................................................................ 36 7.1.4 Effet de mouvement différentiel ......................................................................... 36 7.2 Méthodes applicables pour la justification des équipements ............................ 37 7.2.1 Principes généraux ............................................................................................ 37 7.2.2 Justification par le calcul .................................................................................... 38 7.2.3 Justification par des essais ................................................................................ 39 7.2.4 Visite sur site et dispositions constructives ....................................................... 39 7.3 Justification des ancrages et fixations ............................................................. 40 7.3.1 Choix des systèmes d’ancrage et effort de calcul ............................................. 40 7.3.2 Effet des équipements sur les éléments supports ............................................. 41 8 REFERENCES .................................................................................................... 42 9 GLOSSAIRE ....................................................................................................... 43 Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 Guide méthodologique pour la conception, l’installation et le diagnostic des équipements en zone sismique Version du 16 avril 2011 6/119 1 Introduction et cadrage - Objectifs du guide Les règles parasismiques applicables aux bâtiments relevant des ouvrages à risque normal s’intéressent essentiellement au comportement de la structure résistante de l’ouvrage considéré. L’objectif de comportement réglementaire minimum est d’assurer la protection des vies humaines par le non-effondrement de la structure. Toutefois, une prévention parasismique efficace implique aussi de considérer les risques induits par les équipements intérieurs au bâtiment. En cas de séisme, ces éléments peuvent occasionner des blessures aux occupants ou gêner leur évacuation. Ils peuvent également présenter un caractère aggravant du risque par leur nature même (gaz et liquides toxiques ou inflammables par exemple). Le comportement des équipements doit également être vérifié quand ceux-ci assurent une fonction importante dans la gestion d’une crise post sismique (cas des établissements de secours, hôpitaux par exemple) ou quand leur défaillance potentielle est susceptible d'affecter un grand nombre de personnes (cas des établissements recevant du public, des établissements scolaires par exemple). Vis à vis du risque sismique, les équipements intérieurs peuvent être classés en trois catégories en fonction des objectifs ainsi définis : - assurer la sécurité des personnes dans les bâtiments. Par exemple, il faut éviter que des équipements lourds blessent les occupants du bâtiment en devenant des projectiles (exigence de stabilité) et éviter le sur-accident (exemple : feu déclenché par une fuite de gaz, contamination par fuite de substance toxique), - assurer la continuité du service fourni par l’établissement (les soins pour un hôpital par exemple), soit au cours de l’événement lui-même, soit après l’événement, pour permettre un retour aussi rapide que possible à une situation satisfaisante, - assurer l’intégrité des biens dans les bâtiments (protection de l’investissement). Le présent guide propose une démarche générale de protection parasismique des équipements applicable aux établissements dont le domaine d’application est défini ci-après. Il s’adresse aux différents acteurs de la prévention du risque sismique (administration, maîtres d’ouvrage, concepteurs, entreprises) pour les aider, selon leurs rôles respectifs : - à identifier les équipements qui doivent répondre aux objectifs précités, - puis à leur attribuer des exigences compatibles avec ces objectifs, - et enfin à suivre une méthodologie permettant de respecter ces exigences. Ce guide n’a pas l’ambition de décrire dans le détail les dispositions techniques spécifiques à chaque type de projet. Il est amené à être décliné en guides spécifiques par types d’établissements par la suite. Le présent document traite de l’analyse structurelle et fonctionnelle (le cas échéant) des équipements et de leur ancrage à la structure porteuse, incluant l’état d’endommagement probable de cette dernière sous sollicitations sismiques. Il ne couvre pas l’analyse de la structure porteuse elle-même ni l’interaction éventuelle de l’équipement avec celle-ci. Le guide constitue donc un maillon de la démarche de prévention sismique globale à mettre en œuvre. Plan Séisme - Chantier N° 2-Action 2.4.6 uploads/Ingenierie_Lourd/ afps-ct30-guide-equipements-methodologie-generale.pdf