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RÉSUMÉ
Depuis le 1er janvier 2012, les maîtres d'ouvrage d'infrastructures de transport sont soumis à l'application de la nouvelle législation sismique nationale, qui impose notamment l’Eurocode 8-2 comme nouvelle norme de calcul et de dimensionnement des ponts vis-à-vis des sollicitations sismiques.
L’article présente ici le contenu de ce nouveau cadre législatif et normatif et décrit les principales évolutions qu’il apporte par rapport aux pratiques antérieures issues des règles « AFPS92 ».
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Denis DAVI : Ingénieur divisionnaire des travaux publics de l’État – Référent risque sismique et infrastructures - Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (Cerema) – Direction territoriale Méditerranée (Aix-en-Provence, France)
INTRODUCTION
Une fois le long processus d’écriture et de validation terminé, les Eurocodes sont aujourd’hui entrés dans leur phase opérationnelle. La conception et le dimensionnement des ouvrages d’art, sont déterminés par les Eurocodes :
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EC0 pour les bases de calcul ;
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EC1 pour les charges ;
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EC2, EC3, EC4 et EC5 pour les matériaux utilisés habituellement en ouvrages d’art ;
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EC7 pour les aspects géotechniques.
Une des grandes nouveautés des Eurocodes réside dans l’Eurocode 8. Entièrement consacré à la conception parasismique, et placé au même niveau que les principaux autres Eurocodes, il permet d’intégrer les dernières avancées, scientifique et technologique, relatives à la connaissance et à la prise en compte du risque sismique dans la conception et le dimensionnement des ouvrages d’art (définition et représentation de l’aléa sismique, méthodes d’analyse du comportement dynamique des structures, dispositifs spéciaux de protection parasismique…).
Les anciennes règles PS 92 et, notamment, le guide AFPS 92 pour la protection parasismique des ponts, sont rendus obsolètes par ces normes. Les différents textes réglementaires (décret de 1991 et Arrêté « pont » du 15 septembre 1995) ont été révisés de façon à faire référence à l’Eurocode 8.
Si les grands principes de conception sont globalement conformes aux pratiques héritées de l'application des anciennes règles PS92, plusieurs évolutions significatives sont toutefois à noter. Par rapport à ces précédentes règles de calcul, elles modifient sensiblement les habitudes et pratiques des ingénieurs en charge du dimensionnement des ouvrages, vis-à-vis des actions liées à la prise en compte du séisme. En particulier, le zonage sismique de la France a été revu : d’une part, pour intégrer les nouvelles connaissances scientifiques relatives à la sismicité nationale ; d’autre part, pour prendre en compte la philosophie probabiliste des Eurocodes et de l'Eurocode 8 en particulier.
Le présent article s’appuie largement sur le guide « Ponts en zones sismiques – Conception et dimensionnement selon l’Eurocode 8 », rédigé par le Service d’études sur les transports, les routes et leur aménagement (Sétra), et le Centre d’études techniques de l'équipement (CETE) Méditerranée, services techniques du ministère de l’Écologie, du développement durable et de l’énergie, notamment en charge des infrastructures de transport. Il présente les principales évolutions apportées par la nouvelle législation dans les pratiques du dimensionnement et de l’analyse du comportement sismique des ouvrages d’art. Il tente d’en évaluer les conséquences en termes de difficulté de mise en œuvre, niveau de performance ou de sécurité des ouvrages et coûts associés.
Depuis le 1er janvier 2014, les 8 CETE, le Certu, le Cetmef et le Sétra ont fusionné pour donner naissance au Cerema : Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement ( http://www.cerema.fr/).
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CETE : Centre d'études techniques de l'équipement ;
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Certu : Centre d'études sur les réseaux, les transports, l'urbanisme, et les constructions publiques ;
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Cetmef : Centre d'études techniques maritimes et fluviales ;
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Sétra : Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements.
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2. Différentes stratégies de conception parasismique des ponts – selon l'Eurocode 8-2
2.1 Principes de conception parasismique des ponts neufs
2.1.1 Nature des sollicitations sismiques et comportement des ouvrages d’art
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Nature des sollicitations sismiques
Au cours d'un séisme, la libération brutale de l'énergie de déformation, accumulée dans les roches par le jeu des mouvements relatifs des différentes parties de l'écorce terrestre (les plaques lithosphériques), donne naissance aux ondes sismiques qui se propagent et atteignent la surface du sol, mettant ce dernier en vibration.
Ces mouvements du sol excitent les ouvrages par déplacement de leurs fondations, entraînant ainsi la mise en mouvement des masses de la structure, et induisant des forces inertielles (produits des masses par les accélérations d'entraînement) auxquelles elle doit être capable de résister.
La vibration enregistrée au niveau du sol est généralement représentée par des accélérogrammes (enregistrements réels ou accélérogrammes artificiels construits sur des méthodes statistiques), qui définissent l'accélération du mouvement sismique en fonction du temps (figure 1). Elle est définie par des courbes qui fluctuent de manière irrégulière autour de la valeur nulle, dont la durée est très variable, de l'ordre de quelques secondes, à quelques dizaines de secondes, et dont les principales caractéristiques sont :
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sa durée totale (ou plutôt, la durée de la plage des mouvements significatifs) ;
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ses maxima d'accélération, de vitesse et de déplacement (A max, V max, D max).
Ces mouvements sont plus ou moins amplifiés dans la structure. Le niveau d'amplification (qui se rapproche du phénomène bien connu de résonance) dépend essentiellement :
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des masses et des raideurs des différentes parties de la structure (et donc, des périodes propres de vibration de la structure) ;
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de la nature du sol.
Pour représenter ce phénomène d'amplification, les ingénieurs utilisent généralement la notion de spectre de réponse. Cette représentation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SETRA (auteurs multiples) - Ponts en zone sismique – Conception et dimensionnement selon l’Eurocode 8 - Éditions Sétra (version provisoire février 2012).
-
(2) - AFPS (auteurs multiples) - Dispositions constructives parasismiques des ouvrages en acier, béton, bois et maçonnerie – nouvelle édition conforme aux Eurocodes - Presse des ponts (2011).
-
(3) - AFPS/Cerema (auteurs multiples) - Recommandations sur l’emploi des dispositifs parasismiques pour les ponts - Cahier Technique AFPS n° 30 (mai 2014).
-
(4) - PRIESTLEY, SEIBLE, CALVI - Seismic design and Retrofit of Bridges - New York : Wiley (1996).
-
(5) - NAZE (P.-A.) et al - Méthodes en déplacement : Principe, codification, applications - Cahier Technique AFPS n° 26 (2006).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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SAP 2000 [Logiciel] [CD-ROM] – Computers and Structures, Inc. – University of Berkeley – USA, CA
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ST1 version V2.23.06 (2013) [Logiciel] [en ligne] Sétra
http://www.setra.developpement-durable.gouv.fr/html/logicielsOA/ST1/st1.html
-
MNPhi [Logiciel] [en ligne] – Université de Sherbrooke – Canada
http://www.civil.usherbrooke.ca/cours/gci220/Logiciels/MNPhi.htm
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SE::MC [Logiciel] [en ligne] – Structure Express
http://structurexpress.com/products/moment-curvature-analysis/
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OpenSees...
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