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Dimensionnement des ancrages en zone sismique

Retour sur la conférence Hilti (2/4)

Après avoir mis en évidence une typologie des différents éléments fixés par ancrage, la conférence nationale sur la construction parasismique organisée par Hilti en octobre dernier abordait les conséquences d’un séisme sur le bâti.

L’occasion pour Sandrine Juster-Lermitte, directeur technique chez Arcadis, de rappeler que lors d’un tremblement de terre, les éléments sont soumis à des efforts dont l’intensité dépend de plusieurs critères. Un sujet essentiel dont la compréhension est au fondement du dimensionnement des ancrages.

Deux effets simultanés

effet inertiels

Les éléments non-structuraux (ENS) et les équipements réagissent aux forces qui leur sont imposées durant le séisme. Deux types d’effets peuvent ainsi être relevés :

  • L’effet inertiel décrit l’accélération de l’élément en fonction de sa masse ;
  • L’effet cinématique, également appelé mouvement différentiel, inclut les sollicitations supportées par un élément en raison des contraintes liées à son environnement. Une cloison bridée entre deux poteaux subit ainsi des déformations supplémentaires pouvant entraîner sa ruine.

Des efforts étroitement liés à la structure

calcul de l'effort

Ces effets ne peuvent pas être analysés sans intégrer les caractéristiques de la structure qui accueille les éléments. Chaque ENS fait partie intégrante du bâtiment et subit à ce titre ce que ce dernier lui fait ressentir durant le séisme. Dans les faits, tout ENS ou équipement est soumis à une accélération différente de celle du sol en raison de deux phénomènes majeurs :

  • L’amplification du bâtiment : la déformation imposée au bâtiment va être plus ou moins importante en fonction de la hauteur. Plus l’équipement se trouve dans un étage élevé, plus l’effort sera important.
  • L’  amplification liée au support : l’équipement interagit avec son support.

Calcul de l’effort subi par un élément

La compréhension de ces forces permet de mesurer l’accélération imposée à un équipement. Afin de simplifier le calcul, les professionnels du secteur peuvent se fonder sur une équation proposée par la Commission de Normalisation des Règles Parasismiques (CNPS).

Selon cette approche, l’accélération dépend de plusieurs facteurs : la réponse dynamique de la structure, l’emplacement de l’élément, l’interaction entre l’élément et la structure, le nombre de points d’accroche ainsi que le facteur de résonance entre l’élément et la structure.

Si cette équation fonctionne dans l’immense majorité des cas, elle exclut en revanche les éléments dont la masse est trop importante par rapport à la structure qui les supporte. De telles situations provoquent des risques d’interaction nécessitant des modèles complexes.

L’importance de la fréquence

Conformément aux phénomènes identifiés précédemment, il ressort que la force appliquée est principalement fonction de l’accélération du sol et de l’amplification entre cette accélération et l’élément.

Dans cette perspective, la fréquence joue un rôle déterminant. Lorsque le bâtiment et l’équipement n’ont pas la même fréquence, les phénomènes de résonance sont restreints et l’amplification demeure limitée. Si à l’inverse, la fréquence est identique, l’amplification devient beaucoup plus importante.

Sandrine Juster-Lermitte concluait cette partie en précisant que non seulement l’équation mais plus largement l’intégralité des règles de calcul figurent désormais dans le fascicule de l’AFNOR. Ce guide, devenu le texte de référence en matière de construction parasismique, détaille également la méthode pour dimensionner correctement ses ancrages.

Une aide précieuse pour de nombreux professionnels du secteur que nous aborderons dans le prochain article de notre série !

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