NOUVELLES REGLEMENTATIONS EUROPEENNES RELATIVES A L’UTILISATION DE CHEVILLES DANS LES ZONES SISMIQUES

Les exigences de conception parasismiques pour les chevilles sont fournies par EOTA TR045 (jusqu’à la publication de la norme EN 1992-4). Ce document se réfère à l’évaluation sismique des chevilles figurant à l’annexe E du Guide ATE 001, ce qui implique la différenciation d’utilisation en catégories de performance sismique C1 et C2..

La catégorie de performance sismique C1 traite des capacités des chevilles uniquement en termes de résistance à l’état-limite ultime alors que la catégorie de performance sismique C2, la plus sévère, traite des capacités à la fois en termes de résistance à l’état-limite ultime et de déformations à l’état de limitation des dégâts et à l’état-limite ultime. Le tableau associe les exigences parasismiques au niveau d’activité sismique et à la catégorie d’importance des bâtiments.

Niveau d’activité sismiquea Catégorie d’importance selon la norme to EN 1998-1:2004, 4.2.5
Catégorie ag Sc I II III IV
Très faibleb ag S ≤ 0,05 g Aucune exigence supplémentaire
Faibleb 0,05 g < ag S ≤ 0,10 g C1 C1d ou C2e C2
> Faible ag S > 0,10 g C1 C2

 

a – Les valeurs définissant les niveaux d’activité sismique figurent dans l’annexe nationale de la norme EN 1988-1.
b – Définition selon la norme EN 1998-1:2004, 3.2.1.
c – ag désigne l’accélération du sol sur un sol de type A (EN 1998-1:2004, 3.2.1),
S – Facteur sol (voir par exemple EN 1998-1:2004, 3.2.2).
d – C1 pour les liaisons de type ‘B’ (voir TR045 §5.1) pour les fixations d’éléments non structurels sur les structures.
e – C2 pour les liaisons de type ‘A’ (voir TR045 § 5.1) pour les fixations d’éléments structurels sur les structures

Plusieurs régions européennes sont concernées par le risque de tremblement de terre. Les secousses sismiques peuvent constituer un danger pour la vie humaine ainsi que pour la fonctionnalité et l’intégrité physique de l’environnement bâti

Seismic Map

Carte des risques d’évènements sismiques en Europe.

Les secousses sismiques dans les constructions touchent à la fois les composants structurels et les composants non structurels. Jusqu’à ces dernières décennies, le principal aspect pris en compte par le génie civil était la dynamique structurelle pour éviter en premier lieu l’effondrement des bâtiments. Ce problème a été traité par l’élaboration d’analyses de conception affinées, incluses dans les réglementations actuelles, et la découverte de nouvelles solutions, comme des isolateurs et des amortisseurs. Dernièrement, l’étude s’est portée sur la réponse aux séismes des éléments non structurels et du contenu des bâtiments.

STRUCTURES

Le tremblement de terre est l’un des événements les plus dangereux pouvant avoir des effets nuisibles considérables sur les structures. Une construction peut résister à des actions sismiques horizontales par un comportement fragile ou ductile, selon les conditions limites. La liaison entre les différents éléments est un point fondamental de dissipation de l’énergie, dans le cas d’un comportement parasismique global efficace.

ÉLÉMENTS NON STRUCTURELS

Si l’on prend en compte les événements sismiques intenses récents (L’Aquila 2009, Chili 2010, Christchurch 2011, Tohoku 2011, Emilie-Romagne 2012), les dégâts occasionnés aux éléments non structurels ont provoqué des pertes économiques considérables et un important temps d’arrêt pour le rétablissement de la fonction des bâtiments.

De multiples aspects influent sur le comportement sismique d’une structure et donc sur la réponse dynamique des équipements : l’activité sismique régionale, la proximité d’un défaut actif, les conditions locales du sol et les caractéristiques dynamiques du bâtiment ne sont que quelques-uns de ces aspects. Cependant, plusieurs autres facteurs importants influencent uniquement la réponse sismique des éléments non structurels. Parmi tous ces facteurs, l’emplacement de l’élément dans le bâtiment, les caractéristiques dynamiques de l’élément non structurel et sa liaison avec la structure ainsi que sa configuration géométrique et son système de liaison font partie des plus pertinents.

Le comportement global d’un composant non structurel peut être mieux compris si l’on prend en compte les différentes catégories d’effets qui se produisent au cours d’un séisme. Ces groupes sont énumérés ci-après.

  1. Effets de l’inertie – Les éléments exposés à ce phénomène peuvent être également définis comme “sensibles à l’accélération”. Cette réponse peut provoquer un renversement ou un glissement des éléments en fonction de leurs conditions de fixation (par exemple armoires non fixées, bibliothèques autonomes, étagères, groupes électrogènes de secours).
  2. Déformations du bâtiment – Cet effet et la déformation entre les étages exercent une influence importante sur les composants non structurels “sensibles au déplacement” (par exemple les fenêtres, cloisons intérieures et extérieures, autres éléments solidement bloqués dans la structure).
  3. Séparation du bâtiment – Un martèlement (chocs entre les bâtiments qui se déforment de manières différentes) de bâtiments très proches les uns des autres peut se produire au cours des séismes. Cela peut endommager les éléments non structurels sensibles à l’accélération et sensibles à la déformation qui traversent la séparation (par exemple parapets, corniches sur les façades, canalisations, conduites d’extincteurs automatiques, gaines des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, cloisons et planchers).
  4. Interaction non structurelle – Les composants non structurels peuvent interagir quand ils se trouvent dans un même espace, comme dans un faux-plafond ou un passage de tuyaux. Ces systèmes peuvent posséder des formes, des tailles et des caractéristiques dynamiques différentes, ainsi que des exigences de fixation différentes, peuvent vibrer différemment les uns des autres, provoquant ainsi une interaction dynamique (par exemple conduites de distribution des extincteurs automatiques interagissant avec le plafond, les tuyauteries adjacentes, des équipements techniques suspendus oscillant et heurtant un élément adjacent).

Pour chaque catégorie d’effets, il est possible d’identifier une solution différente pour éviter l’endommagement ou la défaillance de composants non structurels, ce qui a également des effets directs sur le système de chevillage à adopter. Pour ces raisons, il faut choisir et concevoir les chevilles installées a posteriori avec soin pour garantir un comportement satisfaisant et fiable dans les conditions sismiques.

RECHERCHE EN COLLABORATION AVEC ITW

Le programme de recherche “Application sismique des fixations” élaboré par ITW Construction Products Italie avec le service de génie civil, environnemental et architectural de l’université de Padoue a porté sur la question du comportement sismique des fixations. La première partie en particulier du projet de recherche a été consacrée à l’étude des dispositifs d’ancrage installés a posteriori pour les éléments non structurels par le biais de tests sur table vibratoire.

La mise en oeuvre de la campagne expérimentale a permis d’approfondir considérablement la connaissance des performances dynamiques des produits sélectionnés. Les applications les plus critiques et les plus courantes dans lesquelles les dispositifs d’ancrage sont installés ont été étudiées. Avec tous les résultats, les travaux de recherche ont fourni une aide à l’élaboration de nouveaux produits et ont porté sur de nouveaux champs d’application non traités par les réglementations.

La configuration des tests et les unités structurelles ont été conçues pour reproduire les effets induits par un séisme sur des composants non structurels situés à l’intérieur des bâtiments, comme des équipements mécaniques ou médicaux. Les tests ont été réalisés dans le Laboratoire de dynamique structurelle et de surveillance des vibrations du centre de recherche ENEA (Rome). Le programme a ciblé l’application de dispositifs d’ancrage sur deux matériaux de base très répandus : les éléments en béton et les murs de remplissage en maçonnerie. La catégorie de béton utilisée est C25/30 et les murs de remplissage étaient composés de panneaux de maçonnerie construits avec des briques creuses Poroton®. Les échantillons de fixations installés dans le béton ont été testés dans du béton non fissuré et dans du béton fissuré. Une couche de plâtre d’environ 1 cm a été appliquée à la surface des panneaux de maçonnerie pour simuler les conditions réelles.

Seismic

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