Cet article expose une étude comparative de quelques chapitres entre les règles parasismiques algériennes (RPA99/v2003) et les normes parasismiques de l’Eurocode8 (EC8). Les points qui font l’objet de cette confrontation sont les Conditions de sol et actions sismiques où les différentes classes des sols, les types des ouvrages, les zones sismiques et les méthodes de dimensionnement dimensionnement des bâtiments sont comparées dans les deux codes. RPA99/v2003, Euro code 8, RPS 2000 /V2011 Action sismique, spectre, contreventement, sécurité, structure en béton. Dans la conception parasismique des structures en béton armé, les règles utilisées sont basés sur les connaissances plus récentes dans le domaine de la recherche scientifique. Ces règles constituent un ensemble de normes de conception très avancé. Parmi les objectifs visés de ces normes sont d'assurer la protection des vies humaines et de limiter les dommages que peut avoir la structure durant une secousse sismique. Actuellement en Europe, l’Euro code 8 (EC8) [1] est le code officiel de conception et de calcul des structures pour leur résistance résistance aux séismes. Ce code comporte des parties qui donnent donnent les normes qui qui permettent le dimensionnement parasismique parasismique des Bâtiments, Ponts, la réhabilitation des Bâtiments endommagées, les Silos, les Réservoirs, les Canalisations, les Fondations et les structures élancées comme les Tours, les Mâts et les Cheminées. En Algérie, le premier code parasismique a paru après le séisme d'El Asnam 1980. Ce code a connu plusieurs versions. La version actuelle utilisé est nommé le règlement parasismique algérienne RPA 99/v2003 « DTR BC 2-48» [2], et qui a été approuvé par la commission technique permanente lors de sa réunion du 4 Décembre 1999. L'objectif de cette étude est la présentation p résentation d'une confrontation entre entre les chapitres qui gèrent la conception sismique des bâtiments en béton armé. Ces chapitres concernent précisément les ch apitres Conditions de sol et actions sismiques et Dimensionnement des bâtiments de l’EC8 et ceux correspondant dans le règlement parasismique Algérien Algérien RPA99/v2003 [2]. Le Règlement de construction parasismique parasismique (RPS2000) (RPS2000) a été approuvé par le décretn 0 2-02-177 du 9hija 1422(22/02/2002. 1422(22/02/2002.Il Il a pour objectif de limiter les dommages en vies humaines et matériel susceptibles de survenir suite à des tremblements de terre. Il définit ainsi le méthode de l’évaluation de l’action sismique sur les bâtiments à prendre en compte dans le calcule des structures et décrite les critères de conception et les dispositions techniques à adopter pour permettre à ces bâtiments de résister aux secousses sismiques . Ce règlement est appelé à être révisé périodiquement pour tenir comptes des progrès scientifiques dans le domaine du génie parasismique. Aujourd’hui ,et ,et avec un retour d’expérience de 10 ans ,le RPS2000 a nécessité une révision, dans un cadre partenarial entre le Ministère de l’Habitat, de l’Urbanisme et la politique de la ville et l’Un iversité iversité Mohammed V- Agdar de Rabat, pour faciliter son application.
Les recommandations de L’eurocode 8 classent les sols sur la base de la valeur moyenne de la vitesse de propagation des ondes de de cisaillement si elle disponible ou la valeur de nombre de coups par essai de pénétration normalisé normalisé Sur la base de l’une de ces ce s valeurs, Eurocode8 classes les sols en Sept (07) catégories. Cependant, RPA99/v2003 RPA99/v2003 et RPS(2000) adopte quatre catégories seulement. Il est à noté ici que l’Eurocode8 donne beaucoup plus de détail dans la classification du sol. Le tableau t ableau 1, montre une confrontation très claire sur ces classifications. L’intensité avec laquelle un séisme est ressenti en un lieu un lieu donné ,dépend dans une large mesure de la nature des sols sols traversés par l’onde sismique st des conditions conditions géologiques et géotechnique locales .les conditions conditions locales du sol sont sont très importantes. En effet si la fréquence du sol est proche de celle d e la structure, on est en présence d’une amplificatio n dynamique du sol. Un classement sites en cinq types est adopté en fonction des caractéristiques mécanique du sol et son épaisseur, comme présenté p résenté au tableau 9.1 A chaque type de site correspond c orrespond un coefficient. En cas de manque d’informations sur les propriétés du sol pour choisir le type de site adéquat ,on adopte le coefficient et le spectre du site S2
les paramètres des sols considérés par EC8
les paramètres des sols considérés par RPA99/v2003
les paramètres des sols considérés par RPS(2000)
D’après L’Eurocode8, les valeurs des paramètres horizontaux,
qui définissent les spectres
verticaux et décrivent la forme du spectre de réponse élastique qui dépend de la classe de sol. Les valeurs devant être attribuées à TB, TC, TD et S pour chaque classe de sol et type (forme) de spectre à utiliser dans un pays peuvent être trouvées dans son annexe nationale.
D’après RPA99/v2003 et RPS(200), ce paramètre est considéré dans le calcul de la force sismique à la base par le coefficient d’amplification dynamique
(Figure 1). Ce coefficient est exprimé par la relation suivante :
Avec : η
: facteur de correction d’amortissement (quant l’amortissement est différent de
ᵋ: est le pourcentage d’amorti ssement critique fonction du matériau constitutif, du type de structure et de L’importance des remplissages, donnés dans le tableau 6.
période fondamentale de la structure peut être estimée à partir de formules empiriques ou calculée par des méthodes analytiques ou numériques. -La formule empirique à utiliser selon les cas est la suivante : T :
T = CT hN
3/4
……………….. (5)
•hN : hauteur totale de bâtiment •CT: coefficient, fonction du système
de contreventement, du type de remplissage
pour le système de contreventement du cas suivants : • Portiques auto -stables en béton armé ou en acier avec remplissage en maçonnerie • Contreventement assuré partiellement ou totalement par des voiles en béton armé, des palées triangulées et des murs en maçonnerie La valeur de la période fondamentale T = 0.09 hN /√ D……………….. (6)
T,
on peut également utiliser aussi la formule :
Et :
est la dimension du bâtiment mesurée à sa base dans la direction de calcul considérée. T 1, T 2 : période caractéristique, associée à la catégorie du site et donnée par le tableau 7 D :
Facteur d'amplification dynamique - Article 5.2.3.3 - Page 43 RPS2011 Le facteur d'amplification tient compte de l'accélération (Amax) et de la vitesse (V max) pour : 1. La vitesse pour définir la zone du risque sismique 2. L'accélération pour le facteur d'amplification en fonction de la période (T) de vibration de la structure 3. Le spectre de calcul est pour 5% de coefficient d'amortissement. Si différent de 5% ,la correction par multiplication des ordonnées par le facteur : m=(5/x)puissance 0.4
T=0.09H/(L) 0.5 :la période fondamentale H :la hauteur totale du bâtiment exprimée en mètre L :la longueur du mur T=1.8(m H/EI)(pour les bâtiments assimilés à des consoles) M :la masse par unité de longueur du bâtiment H :la hauteur totale du EI :la rigidité flexionnelle
T=2N(N+1)/(M/K) 0.6 pour les bâtiments en portique avec remplissage
Les zones sismiques Selon l’euro code 8 et RPA99/v2003 et RPS (2000)sont classés en quatre zones comme montre le tableau 8. Ces zones sont divisées selon l’aléa sismique local de chaque territoire national. Cet aléa peut être supposé constant. Il est pris en compte par un seul paramètre qui est l’accélération maximale de référence au niveau d’un sol de classe A, a gR. Comparaison entre la classification des zones sismiques entre Eurocode8 et RPA99/V2003
D’après L’Eurocode8, ce paramètre est int égré dans le calcul des spectres. Cependant, D’après RPA99/v2003, ce paramètre est considéré avec le paramètre de la classification des ouvrages dans le calcul de la force sismique à la base, qui sera donné par la suite.
zones d'accélération : (0 à 4 : Za = 0 ,1,2,3,4) zones de vitesse : (0 à 4 : Zv = 0,1,2,3,4) :
L’Euro code8 et le RPA 99/v2003 classent les ouvrages selon leurs importances en 4 catégories. La différence entre les deux codes réside dans la prise en compte de ce paramètre dans le calcul de la force sismique à la base. L’EC8, considère ce paramètre par le coefficient d’ importance . Cependant, RPA99/v2003, considère ce paramètre en combinaison avec la classification des zones dans un seul coefficient qui est le coefficient d’accélération des zones A, dressé dans le tableau 10. coefficient d’accélération de zo ne A
RPS(2000) : Les constructions sont scindées en 3 classes de priorité : : Cette classe groupe tous les ouvrages vitaux devant restés fonctionnels lors d'un séisme. Bâtiments grand public (Scolaires - Universitaires Spectacles ....). ; Bâtiments ordinaires (Logements - Bureaux Commerces ).
Dans les codes parasismiques, le facteur de ductilité globale caractérise généralement le coefficient de comportement des structures. En appuyant sur les valeurs de ce coefficient, l'Eurocode8 (prEN 1998-1, 2004) divise la ductilité des structures en trois classes ; à savoir : DCL (Classe de Ductilité Limitée), DCM (Classe de Ductilité Moyenne) et DCH (Haute Classe de Ductilité). Ce code fait un lien direct entre la ductilité en courbure disponible durant le dimensionnement de chaque section et de la ductilité globale, en imposant des critères de ductilité locale. Cependant, le RPA99/v2003 ne donne pas de classe directe pour la ductilité, mais d’après les exigences imposées, considère d’une manière implicite une classe de ductilité élevée qui correspond à la troisième classe de ductilité DCH de l’Eurocode8. RPS(2000)les éléments structuraux des bâtiments conçus avec 1sont dimensionnés et vérifiés, conformément aux règlements en vigueur ,de
construction métallique, directement à partir des sollicitations obtenues de l’analyse linéaire de la structure.
ortique et viol
les prescriptions indiquées au restent valables pour le cas du niveau de ductilité ND2 b).les forces de cisaillement à la base d’un mur doivent être multipliées par me facteur Ɣ suivant :
l’effort axial approprié doit être pis en considération dans l’évaluation de la résistance flexionnelle de la section à la base du mur.
Ce coefficient dépend de la classification des systèmes de contreventement et de ductilité des structures expliqués précédemment. D’après l’Eurocode8, la valeur supérieure du coefficient de comportement pour tenir compte de la capacité de dissipation d’énergie doit être calculée comme suit pour chaque direction de calcul : ≥
……………….. (7)
Avec : q0 : valeur de base du coefficient de comportement, dépendant du type de système structural et de la régularité en
élévation, donné dans le tableau 12. Pour les bâtiments qui ne sont pas réguliers en élévation, il convient de réduire la valeur de q0 de 20 % KW : coefficient reflétant le mode de rupture prédominant dans les systèmes structuraux de murs, exprimé dons les expressions 8 et 9
: valeur de base du coefficient de comportement α
et α sont définis comme suit :
: est la valeur avec laquelle l’action sismique horizontale de calcul est multipliée pour atteindre α
: est la valeur avec laquelle l’action sismique horizontale de calcul est multipliée pour obtenir la formation de α
rotules plastiques : Coefficients de comportement (RPA99/2003)
: Coefficients de comportement RPS(2000)
Dans le domaine d’application de l’EC 8, le mouvement dû au séisme en un point donné de la surface du sol est représenté par un spectre de réponse élastique en accélération, dénommé «spectre de réponse élastique». L’Eurocode8 préconise trois spectres de réponse qui seront exposés par la suite.
Le spectre de réponse élastique sismique est défini, en fonction
de la composante horizontale de l’action
de la période T, par les expressions suivantes :
Avec : Se(T) : spectre de réponse élastique. T : période de vibration d’un système linéaire à un seul degré de liberté.
TB : limite inférieure des périodes correspondant au palier d’accélération spectrale constante ; (tableaux 4 et 5) TC : limite supérieure des périodes corresponda nt au palier d’accélération spectrale constante ; (tableaux 4 et 5) TD : valeur définissant le début de la branche a déplacement spectral constant (tableaux 4 et 5) S : paramètre du sol (tableaux 4 et 5) : coefficient de correction de l’amortissement avec la valeur de référence 5% d’amortissement η
La valeur du coefficient de correction d’amortissement visqueux peut être déterminée par l’expression
ᵋ
est le coefficient d’amortissement visqueux , exprimé en pourcentage
η
= 1 pour
Par ailleurs, les règles parasismiques Algériens RPA99/v2003 adoptent un seul spectre de réponse élastique horizontale de calcul, pour le calcul de l’action sismique, similaire au 3eme spectre de l’EC8. Ce sp ectre est formulé comme suit :
A : coefficient d’accélération de zone : facteur de correction d’amortissement (quant l’amortissement est différent de 5%), voir (expression 4) η
P = Poids
a : Coefficient dépendant de la nature de l'ouvrage
b : Coefficient dépendant de la nature du sol
Les deux codes (EC8) et (RPA99/v2003) adopte les mêmes principes de conception des bâtiments dans les zones sismiques. Ces principes sont les suivants : — la simplicité de la structure ; — l’uniformité, la symétrie et l’hyperstaticité ; — la résistance et la rigidité dans les deux directions ; — la résistance et la rigidité vis-à-vis de la torsion ; — l’action des diaphragmes au niveau des planchers ; — des fondations appropriées. Néanmoins quelques détails résident dans les proportions limites. Dans la suite, on explique ces critères.
Le tableau 15 montre une confrontation des critères de régularité en plan entre EC8 et RPA99/v2003.
Les deux codes parasismiques utilisent les deux méthodes de calcul de la force sismique dans les constructions. Le tableau 17 décrit ces deux méthodes dans les deux codes.
Le tableau 18 expose les formules de méthode d’analyse par forces latérales préconisée par l’EC8 et celle de la méthode statique équivalente adopté par RPA99/V2003. comparaison les expressions des forces sismiques
Les facteurs de la force latérale définis comme suit :
de l’Eurocode8 présentée dans tableau 18 sont
Sd (T1) est l’ordonnée du spectre de calcul pour la période T1 définie par le spectre de calcul exposé précédemment dans le 3emespectre de l’eurocode8 (§ 2.7). T1 est la période fondamentale de vibration du bâtiment pour le mouvement de translation dans la direction considérée ; m : est la masse totale du bâtiment, au- dessus des fondations ou du sommet d’un soubassement rigide, : est le coefficient de correction, dont la valeur est égale à :
λ
= 0,85 si T1≤ 2 TC et si le bâtiment a plus de deux étages
λ
= 1,0 dans les autres cas
λ
Avec : TC et défini précédemment (tableaux 3et 4) Pour H=40m) -La valeur de
doit être égale :
dans le cas des portiques spatiaux en acier dans le cas des portiques spatiaux en beton pour toutes les autres structures Où : ⁄
Et :
……………….. (28)
[
……………….. (29)
Σ
Avec : AC : est l’aire effective totale des sections des murs de contreventement au premier niveau du bâtiment A i : est l’aire effective de la section transversale du mur de contreventement dans la direction considérée i au premier niveau du bâtiment H est la hauteur de bâtiment jusqu’à 40 m L wi : est la longueur du mur de contreventement i au premier niveau dans la direction parallèle aux forces appliquées, en m, sous la condition que l wi/ H ne dépasse pas 0,9.
Les facteurs de la force latérale définis comme suit :
du RPA99/v2003 donnée dans tableau 18 sont
: coefficient d’accélération de zone définie dans le paragraphe 2.3 -
facteur d’amplification dynamique définie dans le paragraphe 2.1 : coefficient de comportement global de la structure définie dans le paragraphe
2.6 facteur de qualité est exprimé en fonction des critères suivants : - la redondance et de la géométrie des éléments qui la constituent - la régularité en plan et en élévation - la qualité du contrôle de la construction La valeur de Q est déterminée par la formule : Σ
……………….. (30)
Pq est la pénalité à retenir selon que le critère de qualité q " est satisfait ou non", poids total de la structure Σ
β β :
……………….. (31
coefficient de pondération, fonction de la nature et de la durée de la charge d’exploitation et donné par tableau 20
Les forces sismiques à la base ( structure pour les deux codes
doivent être distribuées sur la hauteur de la
selon les formules indiquées sur le tableau 21 suivantes : Distribution des forces sismiques horizontales
Cette étude bibliographie nous a permet de faire une comparaison entre quelques chapitres des normes euro code 8 (EC8) et les règles parasismiques algériennes RPA99/v2003. Les remarques qui peuvent être citées sont :
Les recommandations de L’eurocode8 classent les sols sur la base de la valeur moyenne de la vitesse de propagation des ondes cisaillement, en Sept (07) catégories. Par contre, RPA99/v2003 adopte quatre catégories
seulement.
Les zones sismiques Selon l’euro code 8 et RPA99/v2003 sont classés en quatre zones. Ce paramètre est intégré dans le calcul des spectres dans L’Eurocode8. Cependant, dans RPA99/v2003, ce paramètre est considéré avec le paramètre de la classification des ouvrages dans le calcul de la force sismique à la base.
L’Euro code8 et le RPA 99/v2003 classent les ouvrages selon leurs importances en 4 catégories. La différence entre les deux codes réside dans la prise en compte de ce paramètre dans le calcul de la force sismique à la base. L’EC8, considère ce paramètre par le coefficient d’importanc e . Par contre, RPA99/v2003, le considère en combinaison avec la classification des zones dans un seul coefficient qui est le coefficient d’accélération des zones A.
l'Eurocode 8 divise la ductilité des structures en trois classes ; à savoir : DCL (Classe de Ductilité Limitée), DCM (Classe de Ductilité Moyenne) et DCH (Haute Classe de Ductilité). Cependant, le RPA99/v2003 considère d’une manière implicite une classe de ductilité élevée qui correspond à la troisième classe de ductilité DCH de l’Eurocode8.
Ce coefficient dépend de la classification des systèmes de contreventement et de ductilité des structures expliqués précédemment. Dans l’EC 8 est déterminé par une formule approché par contre dans le RPA99/V2003 est donné par des valeurs selon le type de contreventement.
Eurocode8 préconise trois spectres de réponse suivant le type de sol, par contre RPA99/v2003 adopte un seul
spectre de réponse élasti que horizontale de calcul, similaire au 3eme spectre de l’EC8.
Les deux codes (EC8) et (RPA99/v2003) adopte les mêmes principes de conception des bâtiments dans les zones sismiques, à savoir : la simplicité, l’ uniformité, la symétrie, la résistance et la rigidité dans les deux directions ainsi que les fondations appropriées.
Pour le calcul de la force sismique, l’Eurocode 8 utilise la méthode d’analyse par forces latérales, or RPA99/V2003 utilise méthode statique équivalente. Or, la méthode d’analyse modale spectrale est adoptée par les deux codes.
[1] Eurocode 8, prEN 1998-1, Design of structures for earthquake resistance - Part 1 : General rules, seismic actions and rules for buildings, Brussels, 2003. [2] RPA-99/v2003. Règles parasismiques Algériennes 1999 - Version 2003 . DTR-BC 248 - CGS, Alger, 2003.
Le CSMB2000 " Code Sismique Marocain du Bâtiment " a été sa première appellation .Une deuxième version a suivi sous le titre RSMB2000 " Règlement Sismique Marocain du Bâtiment ". La version officielle est tout simplement RPS2000 " Règlement de construction Parasismique ".Le nom " RPS2000 " n'a pas besoin d'être identifié comme Marocain pour marquer son Origine et surtout montrer son Unicité et l'éventuelle existence de l'application d'un tout autre règlement. Après le séisme de Hoceima en Février 2004 et après 10 ans d'expérience de son application est apparue la version du RPS2011.
Le facteur de comportement est fonction de : 1. Système de contreventement 2. Niveau de ductilité
Il est recommandé trois méthodes de calcul : 1. La méthode statique équivalente 2. La méthode d'analyse modale spectrale 3. La méthode d'analyse dynamique par accélérogrammes : 1. Satisfaire aux conditions de régularité en plan et en élévation 2. Bâtiments de hauteur <= 60m 3. Période fondamentale <= 2 secondes
v : Coefficient de vitesse : - Tableau : 5.1
I : Coefficient de priorité - Tableau : 3.1
S : Coefficient de site - Tableau 5.2
D : Coefficient d'amplification dynamique - Tableau :5.3
k : Coefficient de comportement - Tableau : 3.3
W : Poids total de la structure
H : Hauteur totale (m) L : Dimension du bâtiment dans la direction de l'action sismique (m)
Une part Ft de la force sismique F calculée par la relation (6.1) est appliquée au sommet du bâtiment dans les conditions suivantes :
Le reste (F-Ft) est distribué à chaque niveau par :
Fn : Force horizontale appliquée au niveau (n)
Wn : Masse au niveau (n)
hn : Hauteur du niveau (n)
i : variant de 1 à n
Le RPS2000 est officiel. Il est approuvé par le décret n°2-02-177 du 9 hija 1422 (22 février 2002).Les administrations, les maîtres de l'ouvrage et les professionnels dans l'acte de construire ont eu 6 mois de réflexion et d'adaptation pour l'appliquer (Article 7 du décret).
Est approuvé tel qu'il est annnexé au présent decret,le règlement de construction parasismique denommé "RPS2000 - version 2011" applicaple aux bâtiments fixant les règles parasismiques auxquelles doivent satisfaire les constructions dans l'interêt de la sécurité.
Le dimensionnement est obtenu en considérant les efforts les plus défavorables entre les deux phases de calcul suivantes, dites :
Les efforts à prendre en considération sont ceux résultant des charges permanentes, des surcharges de service et des surcharges climatiques (Vent, T°)
Les efforts à prendre en considération seront dans ce cas, les forces sismiques Fh et Fv.
Si T est la charge portante normale du sol : 1. Terrain rocheux : 3T 2. Terrain meuble gorgé d'eau : 1T 3. Autres terrains que ceux ci-dessus : 2T
1. Maçonnerie de moellons. Agglomérés de ciment : 10 kg/cm2 2. Béton : si n90 = charge de rupture à 90 jours : 1. Compression : Rb = 0.60x n90 2.
Flexion : Rb = 0.80x n90
