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Centre d'Études Techniques de l'Équipement Méditerranée www.cete-mediterranee.f

Centre d'Études Techniques de l'Équipement Méditerranée www.cete-mediterranee.fr Journées techniques organisées avec l'appui du Sétra et sous l'égide de la CoTITA PRISE EN COMPTE DU RISQUE SISMIQUE Conception parasismique des ponts (1/2) - Différents principes de conception parasismique des ponts - Domaines d'emploi - Méthodes de calcul et de dimensionnement associées Denis DAVI CETE Méditerranée Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 2 2 Conception parasismique des ponts (1/2) Ductilité limitée (ou essentiellement élastique) Ductile Isolation sismique (et amortissement) AA élastomère classiques Dispositifs spéciaux (amortisseurs) Plan de l'exposé (basé sur la structure de l'Eurocode 8-2) 3 principes de conception parasismique des ponts : Concepts, méthodes d'analyse et principes de dimensionnement... F d F d Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 3 3 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 4 4 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Concept  Connexion rigide entre appuis et tablier Raideur de l'ouvrage principalement dictée par celle des appuis (piles, piédroits...) Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 5 5 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Concept  Incursions très limitées dans le domaine post-élastique des matériaux :  Coefficient de comportement : q ≤ 1,5  Correspond grosso-modo aux limites ELU du BAEL : εc,u=0,0035 εs,u=0,010 Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 6 6 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Concept Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 7 7 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Avantages/inconvénients  Calculs relativement aisés  Structure intacte ou très faiblement endommagée après séisme  Sollicitations très importantes en cas de sismicité élevée Efforts de dimensionnement très élevés voire rédhibitoires – notamment fondations (structures « bunker ») Peu économe en coût et en quantités de matière Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 8 8 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Domaine d'emploi  Sismicité faible à modérée  Ouvrages courants ou particulièrement légers  Ouvrages à fort enjeu :  Nécessité de limiter les risques d'endommagement  Volonté de maintenir un niveau de fonctionnalité immédiatement après séisme Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 9 9 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Approche statique forfaitaire  Domaine d'application :  Ouvrages ou parties d'ouvrages supposés non-déformables  Ouvrages parfaitement encastrés et solidaires du sol Exemples : ponts-cadres, portiques de dimensions modestes, culées (composante inertielle hors poussées dynamique des terres), semelles de fondation...  Principe : F = M x ag.S.τ Accélération de calcul au niveau du sol, sans prise en compte de l'amplification dynamique Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 10 10 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide  Domaine d'application :  Composante de séisme longitudinale (dans la grande majorité des cas)  Composante de séisme transversale si tablier pouvant être considéré comme un bloc infiniment rigide et indéformable (tabliers larges et courts)  Principe : F = M x Sd(T) Réponse spectrale de calcul, prenant en compte l'amplification dynamique, fonction : - de la période propre fondamentale de l'ouvrage T - du coefficient de comportement q ∑ + = i piles tab K M M T sup _ 2π Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 11 11 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide  Principe : F = M x Sd(T) ∑ + = i piles tab K M M T sup _ 2π Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 12 12 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide  Principe : F = M x Sd(T) Analyse basée sur : Ibrute ou Ifiss ∑ + = i piles tab K M M T sup _ 2π À privilégier : - simplicité des calculs - majoration sécuritaire des efforts (à associer à un prolongement du plateau spectral jusqu'à l'origine) Uniquement pour la ré-évaluation des déplacements a posteriori Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 13 13 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide  Prise en compte de la souplesse des fondations (valable pour l'ensemble des approches)  Requise (selon l'EC8-2) uniquement si la souplesse des fondations contribue à plus de 20% du déplacement en tête de pile  Modélisation des raideurs sur la base des modules dynamiques (sismiques) de sol  Conseillé dans tous les cas en phase d'étude avancée (projet, exécution) pour les OA non-courants  A défaut (OA courants), prolongement du plateau du spectre jusqu'à l'origine  En règle générale, valeur haute de la fourchette des raideurs pour le calcul des efforts, basse pour le calcul des déplacements Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 14 14 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode du tablier rigide  Critères de validité : - L/B ≤ 4 - ∆d/dm ≤ 0,20 ∆d d1 d2 d3 d5 d4 d6 chargement uniforme d n d m i i n = = ∑ 1 1 ∆d i j d d = − max Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 15 15 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode de la pile indépendante  Domaine d'application : Composante de séisme transversale : Cas de piles de hauteurs régulières, tabliers longs ou libres au niveau des culées  Principe : Fi = Mi x Sd(Ti) Mi : masse de la moitié sup. de la pile i + portion de tablier rattachée i i i K M T π 2 =  Critère de validité : 0,9 ≤ Ti / Ti+1 ≤ 1,10 Idem précedemment : Ibrute ou Ifiss, souplesse fondations... Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 16 16 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode de Rayleigh  Domaine d'application :  Composante de séisme transversale si tablier souple et ouvrage régulier (variation uniforme des hauteurs, symétrie, biais et courbure limités...)  Composante de séisme verticale (à considérer impérativement avec q=1) Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 17 17 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Méthode de Rayleigh  Principe : ∑ ∑ ⋅ ⋅ = i i i i trans u m u m T 2 2π ( ) ∑ ∑ ⋅ ⋅ = 2 2 ale mod i i i i u m u m M ) ( r T S M u m u m f d tab i i r r ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∑ ;  Critères de validité : Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 18 18 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes monomodales - Prise en compte forfaitaire du biais Prise en compte si : ϕ > 20° et B/L > 2,0 ?? …0,5 Mt = F.(ea + ed + ep) où : Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 19 19 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes multimodales  Domaine d'application :  Composante longitudinale (tablier souple et piles encastrées)  Composante de séisme transversale si tablier souple et ouvrage irrégulier (hauteurs de piles très irrégulières, assymétrie, biais ou courbure prononcés...) Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 20 20 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Méthodes d'analyse Méthodes multimodales  Principe : Nécessite une approche numérique (logiciels permettant une analyse dynamique modale)  Combinaison quadratique des réponses modales ... 2 3 S 2 2 S 2 1 S S + + + = Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 21 21 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Principes de dimensionnement Combinaisons sismiques  Combinaisons spaciales des sollicitations sismiques : E1 = Elong ± 0,3 Etrans ± 0,3 Evert E2 = Etrans ± 0,3 Elong ± 0,3 Evert E3 = Evert ± 0,3 Elong ± 0,3 Etrans  Combinaison de calcul : Uniquement dans quelques cas particuliers : - Proximité de faille - Tablier précontraint - Dispositifs d'appui - Béquilles ou piles inclinées... Uniquement pour les OA à fort trafic : Essentiellement AA et JdC Valeur quasi-perm actions longue durée : - poussée terres - poussée hydrostat. + hydrodyn. ... Centre d'Etudes Techniques de l'Equipement Méditerranée 22 22 Conception parasismique des ponts (1/2) Conception en ductilité limitée (ou essentiellement élastique) ●Principes de dimensionnement Dimensionnement des éléments de structure  Coefficients de sécurité matériaux sous séisme : γc = 1,3 ; γs = 1,0  Moments fléchissants  Zones courantes : uploads/Ingenierie_Lourd/ jt-seisme-2012-j2-2-conception-parasismique-ponts-1-analyses-v3.pdf