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 α , où C et α
sont des paramètres qui dépendent de la loi de comportement
du fluide.
ZONES DE SISMICITE EN FRANCE
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