Association Française du Génie Parasismique French Association for Earthquake E

Association Française du Génie Parasismique French Association for Earthquake Engineering CAHIER TECHNIQUE N°38 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal Publication AVRIL 2017 AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 3/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS CAHIER TECHNIQUE N° 38 G id l ti t l di i t d f d ti Membres du Groupe de Travail Président Patrick BERTHELOT BUREAU VERITAS Animateur Michel GLANDY SOFFONS Secrétaire Michel GLANDY SOLETANCHE-BACHY-PIEUX Membres rédacteurs Delphine AUVIGNE A-I-A INGENIERIE Anne BERGÈRE TERRASOL Stéphane BRÛLÉ MÉNARD Nicolas CASENAVE BUREAU VERITAS Fahd CUIRA TERRASOL Frédéric DURAND STRUCTURE GEOTECHNICS Damien FOLLIARD FUGRO Jean-Robert GAUTHEY SPIE FONDATIONS Eric JANDEL FONDASOL Emmanuel JAVELAUD EDF Sandrine Dominique JUSTER LERMITTE KUSTER ARCADIS BUREAU VERITAS Julie MAUCOTEL BOTTE FONDATIONS Nicolas NAYRAND FRANKI FONDATION/BUREAU VERITAS Pierre-Alain NAZÉ GEODYNAMIQUE ET STRUCTURE Dominique NIBEL BOTTE FONDATIONS Alain PECKER CONSULTANT Gildas POTIN TRACTEBEL Engie Alexandre REYNAUD FUGRO Mathieu ROBY TRACTEBEL Engie Gurvan SAYER SOCOTEC/CTE Didrik VANDEPUTTE EDF Jean-Paul VOLCKE FRANKI FONDATION AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 4/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 – Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations Ont également participé à la rédaction Pascal AGUADO APAVE/GEOTEC Eric ANTOINET ANTEA Nader ASTHARI APAVE Luis CARPINTEIRO SOCOTEC Yves GUILLON CONSULTANT Serge LAMBERT KELLER François LARGESSE IMSM Pierre de LAVERNÉE SOLETANCHE-BACHY Estelle NARCY KELLER Olivier PAL EIFFAGE Olivier PAYANT SOCOTEC Panagiotis KOTRONIS ECOLE CENTRALE DE NANTES Léo QUIRIN KELLER Paul QUISTIN ANCO Pierre-Eric THEVENIN OXAND AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 5/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 – Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal 5 / 232 SOMMAIRE AVANT-PROPOS…………………………………………………………………………………………………………………………………………19 1. PRÉAMBULE ......................................................................................................................................... 21 1.1. BASES DU GUIDE .................................................................................................................................... 21 1.2. OBJET DU GUIDE .................................................................................................................................... 21 1.3. SYNOPTIQUE DU DIMENSIONNEMENT ......................................................................................................... 21 1.4. CLASSES DE SOLS .................................................................................................................................... 23 1.5. STRATÉGIE DE CONCEPTION DES BÂTIMENTS................................................................................................. 25 1.5.1. Conception « non dissipative » ou « élastique » ........................................................................... 27 1.5.2. Conception « dissipative » ou « ductile » ...................................................................................... 27 1.6. MODÉLISATION DE L’INTERACTION « BÂTIMENT-FONDATIONS » ...................................................................... 29 1.7. QUELQUES COMMENTAIRES POUR L’APPLICATION DE L’EC8 AU CAS DES FONDATIONS PROFONDES ......................... 30 1.7.1. Rappels concernant la prise en compte de l’EC8 dans la réglementation française ..................... 30 1.7.2. Rappels concernant la prise en compte de l’EC8 sur l’excitation sismique ................................... 31 1.7.3. Rappels concernant la prise en compte de l’EC8 sur la conception parasismique ........................ 32 1.7.4. Prise en compte de l’interaction dynamique sol-structure sur le calcul de la structure ................ 32 2. RETOUR D’EXPÉRIENCE ......................................................................................................................... 32 2.1. OBSERVATION POST-SISMIQUE .................................................................................................................. 33 2.1.1. Séismes en France ......................................................................................................................... 33 2.1.2. Séismes à l’étranger ...................................................................................................................... 34 2.1.3. Campagne expérimentale ............................................................................................................. 42 2.2. CE QU’IL CONVIENT DE RETENIR DU RETOUR D’EXPÉRIENCE.............................................................................. 42 2.2.1. Mécanisme de rupture .................................................................................................................. 42 2.2.2. Causes de ruine ............................................................................................................................. 44 2.2.3. Classifications des sols à l’échelle internationale.......................................................................... 46 2.2.4. Prise en compte de la liquéfaction ................................................................................................ 47 3. EFFETS À CONSIDÉRER POUR LE DIMENSIONNEMENT .......................................................................... 48 3.1. GÉNÉRALITÉS ......................................................................................................................................... 48 3.2. LES PRINCIPES DU CALCUL SISMIQUE ........................................................................................................... 48 3.3. L’ANALYSE PAR FORCES LATÉRALES ............................................................................................................. 49 3.3.1. Conditions d’application ............................................................................................................... 49 3.3.2. Calcul de l’effort horizontal total .................................................................................................. 49 3.3.3. Synoptique de calcul ..................................................................................................................... 50 3.4. L’ANALYSE MODALE SPECTRALE ................................................................................................................. 50 3.4.1. Les masses sismiques .................................................................................................................... 50 AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 6/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 – Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal 6 / 232 3.4.2. La raideur de la structure .............................................................................................................. 51 3.4.3. Les modes propres et combinaisons ............................................................................................. 51 3.4.4. A propos du spectre de réponse et de l’Interaction Sol-Structure ................................................. 52 3.4.5. A propos de l’amortissement ........................................................................................................ 53 3.5. LES EFFETS DU SÉISME.............................................................................................................................. 54 3.5.1. Combinaisons d’actions apportées en pied de structure .............................................................. 54 3.5.2. Combinaisons d’actions en tête de fondations ............................................................................. 56 4. PRINCIPES DE CONCEPTION DES PIEUX ................................................................................................. 57 4.1. CONDITIONS AUX LIMITES ......................................................................................................................... 57 4.1.1. Généralités .................................................................................................................................... 57 4.1.2. Prise en compte des diaphragmes ................................................................................................ 58 4.1.3. Conditions en tête ......................................................................................................................... 61 4.1.4. Conditions en pied ......................................................................................................................... 63 4.1.5. Synthèse des conditions aux limites .............................................................................................. 64 4.2. CONDITIONS ET CLASSES DE DUCTILITÉ ........................................................................................................ 64 4.2.1. Dimensionnement des fondations pour des structures conçues en DCL ....................................... 64 4.2.2. Dimensionnement usuel des fondations en capacité (DCM)......................................................... 65 4.3. CONDITIONS D’ACTION DU SÉISME VERTICAL ................................................................................................ 65 4.4. PRINCIPES DE MODÉLISATION DE L’INTERACTION DE LA STRUCTURE AVEC LES FONDATIONS .................................... 65 4.4.1. Méthode 1 ..................................................................................................................................... 66 4.4.2. Méthode 2 ..................................................................................................................................... 67 4.4.3. Cas particuliers des soutènements ................................................................................................ 68 4.4.4. Exemple ......................................................................................................................................... 70 4.5. ECHANGES DE DONNÉES ENTRE LE BET STRUCTURES, LE GÉOTECHNICIEN ET L’ENTREPRISE DE FONDATIONS PROFONDES ........................................................................................................................................................... 71 4.5.1. Données à fournir par le BET Structures ....................................................................................... 71 4.5.2. Données à fournir par le Géotechnicien ........................................................................................ 71 4.5.3. Données à fournir par l’Entreprise de Fondations Profondes ....................................................... 73 5. LIQUÉFACTION ET DÉGRADATION CYCLIQUE ........................................................................................ 74 5.1. CAS DU TRAITEMENT DE SOL « ANTI-LIQUÉFACTION » .................................................................................... 74 5.2. CAS SANS TRAITEMENT SYSTÉMATIQUE DE SOL « ANTI-LIQUÉFACTION » ............................................................ 75 5.2.1. Présence de lentilles discontinues ................................................................................................. 75 5.2.2. Présence de couches de faible épaisseur et continues à l’échelle du projet. ................................ 76 5.3. DÉGRADATION CYCLIQUE .......................................................................................................................... 77 5.4. FROTTEMENT NÉGATIF ............................................................................................................................. 78 5.5. SYNTHÈSE ............................................................................................................................................. 80 AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 7/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 – Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal 7 / 232 6. DÉTERMINATION DES EFFETS INERTIELS ............................................................................................... 80 6.1. PRÉAMBULE .......................................................................................................................................... 80 6.2. LOIS DE COMPORTEMENT HORIZONTAL ....................................................................................................... 81 6.2.1. Modélisation selon la loi « p-y » ................................................................................................... 81 6.2.2. Calcul du module de réaction linéique horizontale « Ki » ou KD » ................................................. 82 6.2.3. Réduction en cas de couche sensible à la liquéfaction .................................................................. 87 6.3. LOIS DE COMPORTEMENT VERTICAL ............................................................................................................ 88 6.3.1. Méthode élasto-plastique ............................................................................................................. 88 6.3.2. Tassement, méthode forfaitaire ................................................................................................... 89 6.3.3. Recommandation .......................................................................................................................... 89 6.3.4. Allongement, méthode forfaitaire ................................................................................................ 89 6.3.5. Module d’élasticité du béton ........................................................................................................ 90 6.4. CALCUL DES ÉLÉMENTS DE LA MATRICE DE RIGIDITÉ POUR LES EFFETS INERTIELS ................................................... 90 6.4.1. Choix de la méthode ..................................................................................................................... 90 6.4.2. Calcul à partir de la méthode « p-y » et « t-z » ............................................................................. 93 6.4.3. Calcul à partir de la méthode pseudo-élastique ........................................................................... 94 6.5. CALCUL DES EFFETS SUR LES PIEUX .............................................................................................................. 95 6.6. MÉTHODE AUX ÉLÉMENTS FINIS AVEC UTILISATION DES LOIS DE DÉGRADATION DES SOLS ....................................... 95 7. CALCUL DES EFFETS CINÉMATIQUES ..................................................................................................... 95 7.1. PRÉSENTATION GÉNÉRALE ........................................................................................................................ 95 7.2. DÉFINITIONS PRÉALABLES ......................................................................................................................... 97 7.2.1. Evaluation des vitesses des ondes de cisaillement et des modules de cisaillement ...................... 97 7.2.2. Calcul du module de réaction horizontale « Kc » ........................................................................... 98 7.2.3. Définition des conditions en tête du pieu ...................................................................................... 99 7.3. CALCUL DE LA DÉFORMÉE EN CHAMP LIBRE « G(Z) » ...................................................................................... 99 7.3.1. Introduction .................................................................................................................................. 99 7.3.2. Méthode forfaitaire .................................................................................................................... 100 7.3.3. Application aux multicouche ....................................................................................................... 103 7.3.4. Compléments aux études particulières ....................................................................................... 108 7.3.5. Choix de la méthode du g(z), tableau récapitulatif ..................................................................... 109 7.4. CALCUL DES EFFETS SUR LES PIEUX ............................................................................................................ 110 8. CUMUL DES EFFETS CINÉMATIQUES ET DES EFFETS INERTIELS ............................................................ 110 8.1. PRÉSENTATION GÉNÉRALE ...................................................................................................................... 110 8.2. MÉTHODE DE CUMUL PROPOSÉE .............................................................................................................. 111 AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 8/231 Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal AFPS - CAHIER TECHNIQUE N° 38 – Guide pour la conception et le dimensionnement des fondations profondes sous actions sismiques des bâtiments à risque normal 8 / 232 9. DIMENSIONNEMENT ET CRITÈRE DE JUSTIFICATION ........................................................................... 112 9.1. RÉSONNANCE ...................................................................................................................................... 112 9.2. VÉRIFICATIONS DE TYPE GEO SOUS SOLLICITATIONS SISMIQUES ..................................................................... 112 9.3. VÉRIFICATIONS DE TYPE STR SOUS SOLLICITATIONS SISMIQUES....................................................................... 112 9.3.1. Taux de travail de l’acier de béton armé .................................................................................... 112 9.3.2. Taux de travail du béton ............................................................................................................. 113 9.3.3. Aciers de frettage ........................................................................................................................ 113 10. DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES DES PIEUX EN BÉTON ARMÉ ............................................................. 113 10.1. PRINCIPES GÉNÉRAUX ............................................................................................................................ 113 10.2. DÉFINITIONS DES ZONES SPÉCIFIQUES ....................................................................................................... 114 10.2.1. Schématisation des zones spécifiques .................................................................................... 114 10.2.2. « Zone spécifique haute » ...................................................................................................... 114 10.2.3. « Zone spécifique intermédiaire ou basse » ........................................................................... 115 10.2.4. Cas particulier des zones liquéfiables non traitées ................................................................. 116 10.2.5. Zones courantes ..................................................................................................................... 116 10.3. BÂTIMENTS DCL .................................................................................................................................. 116 10.4. BÂTIMENTS DCM ................................................................................................................................. 117 10.4.1. Longueur minimale de la cage d’armatures en DCM ............................................................. 117 10.4.2. Caractéristiques minimales des armatures longitudinales .................................................... 118 10.4.3. Caractéristiques des armatures transversales ....................................................................... 119 10.5. SYNTHÈSE uploads/Ingenierie_Lourd/ cahier-technique-38.pdf

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