LES DIFFERENTS ELEMENTS ANTISISMIQUES D'UN
PONT
La protection parasismique des ponts peut être obtenue
soit par la combinaison soit par l’adoption d’une
des deux approches suivantes :
- La première approche est basée sur la
capacité à résister des éléments des
structures, notamment des appuis et des fondations, en mesure
de supporter, sous l’effet d’un séisme, des
déformations inélastiques sans atteindre la
rupture. Il est évident que ceci nécessite des
interventions de réparation pour des dommages
éventuels.
- La seconde approche se base sur l’équipement
de dispositifs spéciaux, tels que des amortisseurs ou
des dissipateurs d’énergie, disposés entre la
structure portée et la structure porteuse. Cette
méthode est plus coûteuse à la conception et
à l’entretien, mais permet de supporter des
efforts importants sans que la structure ne soit
endommagée.
En outre, ces dispositifs spéciaux permettent :
- D’augmenter la période fondamentale de
vibration(éventuellement l’amortissement) et de
réduire, en conséquence, les efforts sismiques, en
introduisant, entre la structure et ses appuis, des appuis
élastiques flexibles. Cependant, cette réduction,
en terme de sollicitation est accompagnée par une
augmentation en déplacement.
- De dissiper de grandes quantités
d’énergie en les introduisant dans la structure ou
à la base de la structure. Dans ce cas, le problème
de déplacement peut être résolu par
l’augmentation substantielle de
l’amortissement.
1. Les butées sismiques :
Le maintien du tablier à son emplacement initial sous
l’effet du séisme peut être assurée par
des butées longitudinales ou transversales. Les
indications qui suivent concernent uniquement les butées
élastiques ou rigides, les butées à absorption
d’énergie n'étant pas abordées ici.
Les butées sismiques sont constituées d’un
tenon, en béton ou en acier, encastré dans
l’appui (pile ou culée) pénétrant dans une
cavité du tablier étudiée pour cet effet. On
peut aussi envisager le système inverse. Entre ces deux
parties, il est interposé des coussins en
élastomère fretté ou des appareils
d’appuis à pot misent à la verticale. Ils
doivent être étudiés pour pouvoir remplir leur
fonction et éviter l’entrechoquement lors de la
secousse sismique. Elles peuvent se substituer ou
compléter les appareils d’appuis classiques en cas
de séismes.
2. Les différents systèmes d’appuis
:
- Les amortisseurs élastoplastiques:
Les éléments dissipateurs peuvent être en
acier spécial dont le rôle est d’absorber les
efforts sismiques horizontaux et de dissiper
l’énergie par plastification alternée. La
figure ci dessous montre un cas où ces
éléments sont combinés avec un appareil
d’appui classique en acier-téflon destiné
à transmettre uniquement les charges verticales. On y
voit également un appareil en élastomère
fretté avec un noyau cylindrique en plomb.
- Les amortisseurs par frottements:
Les appareils d’appuis glissants Téflon inox
largement utilisé dans le domaine des ponts pour
libérer les déplacements de longue durée du
tablier sont des amortisseurs par frottements. Leur
coefficient de frottement varie de 1 à 5 % en fonction
de la pression de contact, de la température ambiante,
de l’état de surface de glissement, etc. Le
glissement intervient quand la force sismique dépasse la
force maximale développée par le frottement, ainsi
une partie de l’énergie du séisme est
dissipée.
Ces amortisseurs se caractérisent par :
l’introduction d’un terme non linéaire dans
l’équation du mouvement, la conservation de la
fréquence propre du système et sa
périodicité, le fait de faire décroître
linéairement l’amplitude et d’arrêter
totalement le système par frottements.
Compte tenu du comportement non linéaire du système
et de l’incertitude sur la valeur du coefficient de
frottement, ces amortisseurs sont souvent négligés
dans les calculs.
- Les amortisseurs visqueux:
Ces dispositifs sont assimilables à un vérin
hydraulique à double effet et à forte capacité
de dissipation d’énergie. Il comporte couramment
deux chambres remplies d’un fluide (huile hydraulique
ou pâte silicone). Celles-ci sont reliées
l’une à l’autre par des soupapes
calibrées de façon à permettre des
déplacements de longue durée et une dissipation
d’énergie générée par le mouvement
sismique.
La relation entre la force d’amortissement et la vitesse
relative peut s’écrire F=CV
, où C
et sont des paramètres qui dépendent de la
loi de comportement du fluide.
ZONES DE SISMICITE EN FRANCE
- Une zone 0 de "sismicité négligeable mais non nulle" où il n'y a pas de prescription parasismique particulière : aucune secousse d'intensité supérieure à VII n'y a été observée historiquement,
quatre zones Ia, Ib, II et III où l'application de règles de construction parasismique est justifiée.
Ces quatre zones sont définies de la manière suivante :
- Une zone I de "sismicité faible" où :
- aucune secousse d'intensité supérieure ou égale à VIII n'a été observée historiquement,
- la période de retour d'une secousse d'intensité supérieure à VIII dépasse 250 ans,
- la période de retour d'une secousse d'intensité supérieure à VII dépasse 75 ans.
Cette zone est elle-même subdivisée en deux :
- une zone Ia de "sismicité très faible mais non négligeable" où :
aucune secousse d'intensité supérieure à VIII n'a été observée historiquement,
les déformations tectoniques récentes sont de faible ampleur;
- Une zone Ib de "sismicité faible" où la période de retour d'une secousse d'une intensité VIII est supérieure à 250 ans et/ou la période de retour d'un séisme d'une intensité VII dépasse 75 ans ;
- Une zone II de "sismicité moyenne" où :
- soit une secousse d'intensité supérieure à VIII a été observée historiquement,
- soit les périodes de retour d'une secousse d'intensité supérieure ou égale à VIII et d'une secousse
d'intensité supérieure ou égale à VII sont respectivement inférieures à 250 et 75 ans ;
une zone III de "forte sismicité", limitée aux départements de la Guadeloupe et de la Martinique,
où la sismicité relève d'un contexte différent : celui d'une frontière de plaques tectoniques.
