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Ministre de lHabitat
Sisme de BOUMERDES 21 mai 2003
Rapport prliminaire
Pour que les hommes puissent sen tenir la vrit, ils devront
pralablement avoir connaissance de lerreur.
Jos Saramago, Le Dieu manchot
DYNAMIQUE CONCEPTE.U.R.L. au capital de 8.000 RCS PARIS B 408
704 567Code APE 741 GN SIRET 408 704 567 00010
110, avenue Mozart 75016 PARISTlphone 01 45 27 33 48Fax 01 45 27
44 00Mobile 06 60 57 33 48E-mail : [email protected]
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Victor DAVIDOVICI Consultant 8 juin 2003
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21 mai 2003
Rapport prliminaire
Sommaire 1. Introduction 2. Evnement sismique 3. Implication des
bureaux dtudes, qualit de la construction et proposition
dvolution de la rglementation parasismique 4. Comportement des
btiments avec voiles en bton arm 5. Mcanisme de ruine des
structures portiques et murs de remplissage 6. Comportement des
btiments avec portiques en bton arm et murs de
remplissage 7. Proposition de renforcement des btiments avec
portiques en bton arm 8. Endommagement des coles 9. Proposition de
renforcement des coles 10. Interrogations sur la conception des
btiments 11. Actions prioritaires
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1. Introduction Suite au sisme de Boumerdes du 21 mai 2003 et
linvitation de Monsieur Mohamed Nadir HAMIMIDE, Ministre de
lHabitat, je me suis rendu en Algrie du mercredi 28 mai au dimanche
1er juin. Cette mission avait pour objectif de faire une analyse
indpendante des causes des multiples endommagements et
effondrements de btiments et de proposer des actions prioritaires
mettre en place dans limmdiat. Il est important de rappeler que,
toujours linvitation de Monsieur le Ministre de lHabitat et pour
faire part de mon exprience dans lapplication des rgles
parasismiques travers le monde, jai t en Algrie du 12 au 14 mai
2003 et plus particulirement Boumerdes mme, le mardi 13 mai. A
loccasion de ces deux missions jai rencontr les reprsentants des
institutions suivantes : Centre National de Recherche Appliqu en
Gnie Parasismique, Organisme de Contrle Technique de la
Construction, Centre National dEtudes et de Recherches Intgres du
Btiment, Laboratoire National de lHabitat et de la Construction,
Centre National de lIngnierie de la Construction, SGP / GENEST Je
tiens remercier lensemble des responsables rencontrs pour leur
disponibilit dans cette priode de gestion de crise post sismique.
Je remercie tout particulirement Monsieur le Ministre de lHabitat
M. N. HAMIMIDE qui a facilit laccs aux zones sinistres et qui a
trouv aussi le temps ncessaire pour recueillir mes toutes premires
conclusions. Les conclusions du prsent rapport prliminaire peuvent
bien entendu voluer en fonction dune analyse plus dtaille des
donnes obtenues sur les divers sites et des discussions avec les
responsables chargs du diagnostic de btiments.
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2. Evnement sismique Le sisme de Boumerdes cest produit le
mercredi 21 mai 2003 19h44 dune magnitude de 6,7 6,9 et une
profondeur de 10 km. A partir de 19h00, la majeure partie de la
population tait la maison, dautant plus quun match de football
devait tre transmis la tlvision. Au moment de la rdaction du prsent
rapport, les valeurs des acclrations enregistres ne sont pas encore
connues. Toutefois les indications fournies permettent davancer
lhypothse que les acclrations prises en compte par les Rgles RPA 99
pour la zone II en fonction de limportance du btiment devront tre
augmentes : RPA 99, valeurs actuellement en vigueur 1,0 2,5 m/s
Proposition daugmentation du niveau dacclration 2,0 3,5 m/s Bien
entendu des effets de site gologiques et/ou topographiques peuvent
modifier ces valeurs. 3. Implication des bureaux dtudes, qualit de
la construction et propositions dvolution de la rglementation
parasismique 3.1 Implication des bureaux dtudes Pendant la mission,
jai rencontr beaucoup darchitectes et des reprsentants du bureau de
contrle C.T.C. et du C.G.S., mais aucun ingnieur de bureau dtudes
ou dentreprise. Jai gard limpression ( modifier ventuellement dans
le rapport dfinitif) quentre la matrise duvre (architecte) et le
bureau de contrle, il manque dans le processus de construction,
lingnieur dtudes pour faire le projet et lingnieur dentreprise pour
raliser le projet. On constate a priori un fonctionnement raccourci
:
Architecte Bureau de Contrle Entreprise (ouvriers) Le processus
de la construction exige de mettre en place des nouvelles relations
pour obtenir le fonctionnement suivant : Architecte Bureau de
Contrle Bureau dEtudes (ingnieurs et techniciens)
Entreprise (ingnieur et techniciens pour lancer et suivre
lexcution, ouvriers)
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3.2 Qualit de la construction Lobjectif final est lobtention dun
btiment rsistant laction sismique.
Lagression sismique naccepte aucun compromis par rapport la
rglementation en vigueur.
Lagression sismique constitue un essai en vraie grandeur qui met
un
btiment lpreuve.
On a donc dpass les phases de conception, de modlisation ou de
simulation.
On est dans la ralit.
La qualit dun btiment, qui est juge par son bon comportement
laction sismique, est obtenue partir dun travail en quipe par la
prise en compte de cette ralit : Conception architecturale (voir
chapitre 10) ; collaboration troite entre larchitecte
et lingnieur Analyse par calcul du comportement du btiment :
hypothse de base de gnie
civil, notes de calculs et plans dexcution ; collaboration
troite entre lingnieur dtudes et celui du bureau de contrle
Vrification et approbation par le bureau de contrle des
hypothses, des notes
de calculs et des plans dexcution avant le dbut des travaux,
Examen de la possibilit de la mise en uvre du ferraillage ;
collaboration troite
entre lingnieur dtudes et lentreprise Nous avons eu accs des
plans de dtails dexcution sans que les armatures au droit des nuds
soient prvues.
Prparation de la fourniture dun bton de qualit avant le dbut des
travaux, Globalement pour les chantiers visits ou les btiments
examins, on a constat une mdiocre qualit du bton utilis.
Approbation par le bureau de contrle de la bonne disposition des
armatures avant btonnage ; collaboration troite entre le bureau
dtudes, de contrle et de lentreprise
Mise en oeuvre darmatures et du bton ; autocontrle de
lentreprise et contrle
continu de lorganisme de contrle externe.
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3.3 Propositions dvolution de la rglementation Le constat de la
ralit de la construction (conception architecturale, tudes,
excution) et surtout celui du comportement des btiments dans la
zone touche par le sisme de Boumerdes du 21 mai 2003, nous permet
davancer les remarques suivantes concernant les Rgles Parasismiques
Algrienne RPA 99 : La rdaction est claire et facile daccs aux
bureaux dtudes, Les mthodes de calcul avec leur limite dutilisation
sont parfaitement explicites, Le domaine dutilisation des mthodes
de calcul simplifies est assez tendu, ce
qui facilite le travail des bureaux dtudes, La valeur du
coefficient de comportement R (tableau 4.3) est de R = 3,5, dans
le
cas du contreventement par portiques avec remplissage en
maonnerie rigide est aussi dans le cas du contreventement par
voiles en bton arm. Le comportement et la scurit des deux systmes
de contreventement ne sont certainement pas les mmes. Une fois de
plus le systme du contreventement par portiques et remplissage en
maonnerie sest avr trs vulnrable, entre autre cause dune difficult
importante de ralisation. Il est donc propos de rduire le
coefficient de comportement pour les portiques avec murs de
remplissage la valeur de R = 1,5. De plus, deux calculs avec deux
modlisations diffrentes sont faire et un calcul spcifique pour les
poteaux :
} Calcul des portiques sans la prsence des murs, mais en prenant
en compte leur masse,
} Calcul des portiques avec la modlisation des murs dans leur
position dfinitive.
} Pour le calcul des poteaux dangle, de faade et centraux, des
coefficients de scurit spcifiques devront tre envisags,
Il est important de noter que contrairement la dfinition du
rglement qui prvoit
que la maonnerie rigide soit compose par deux murs en brique
creuse de respectivement 10 cm et 5 cm (Rgles RPA 99 3.4, 1.b) on a
relev en ralit toutes les combinaisons envisageables (Fig. 3.1
3.12) :
10 cm (briques) + 10 cm (vide) + 10 cm (briques) 10 cm (briques)
+ 20 cm (vide) + 10 cm (briques) 15 cm (briques) + 10 cm (vide) +
15 cm (briques) 10 cm (briques) + 5 cm (vide) + 10 cm (briques)
La largeur minimale des joints parasismiques doit passer de 40
mm 60 mm
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Fig. 3.1 Brique dpaisseur 15 cm
Fig. 3.2 Brique dpaisseur 10 cm
Fig. 3.3 Brique dpaisseur 5 cm
Fig. 3.4 Mur de remplissage au droit du portique : 10 cm + 20 cm
(vide) + 10 cm
Fig. 3.5 Brique dpaisseur 5 cm devant le poteau sur 6 tages
Fig. 3.6 Mur de remplissage au droit du portique : 10 cm + 4 cm
(vide) + 10 cm
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Fig. 3.7 Placage en faade sur 7 tages avec de la brique de 5 cm
ou de 10 cm non conforme aux
Rgles RPA 99
Fig. 3.8 Placage en faade avec de la brique de 10 cm non
conforme aux Rgles RPA 99
Fig. 3.9 Btiment avec 7 niveaux au lieu de 6 niveaux limits par
les Rgles RPA 99
Fig. 3.10 Btiment avec 8 niveaux au lieu de 6 niveaux limits par
les Rgles RPA 99
Fig. 3.11 Manque de chanage vertical en bout de console pour
assurer la stabilit de la
maonnerie
Fig. 3.12 Chanages verticaux en bout de console et autour des
ouvertures. Trs bonne
disposition constructive
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4. Comportement des btiments avec voiles en bton arm Par rapport
dautres systmes constructifs tels que les portiques, les structures
voiles en bton arm prsentent, particulirement en zone sismique,
plusieurs avantages : Leur prsence limite les dformations latrales,
Leur rigidit permet de protger les lments non-structuraux et
quelques
poteaux existants, Leur prsence permet de saffranchir du
difficile problme pos par la ralisation
des nuds des portiques, Elles permettent de ne pas tre pnalis
dans le choix du coefficient de
comportement en cas de panneaux de remplissage. En conclusion,
de multiples raisons dordre structural et conomique poussent
promouvoir lutilisation de ces structures en zone sismique. Les
images suivantes montrent lexcellent comportement des btiments
comportant des voiles en bton arm dans la zone sinistre suite au
sisme de Boumerdes du 21 mai 2003
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Fig. 4.1 Btiment avec voiles en bton arm, trs bonne rsistance
laction sismique
Fig. 4.2 Btiment en cours de construction avec voiles en bton
arm, trs bonne rsistance
laction sismique
Fig. 4.3 Btiment en cours de construction avec voiles en bton
arm, trs bonne rsistance
laction sismique
Fig. 4.4 Dtail de btiment en cours de construction avec voiles
en bton arm
Fig. 4.5 Btiments construits environ en 1960 avec grands
panneaux prfabriqus Bonne rsistance laction sismique
Fig. 4.6 Btiment en cours de construction dont la sauvegarde est
due la prsence des cages dascenseur en voile en bton arm (fig. 4.11
et
4.12)
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Fig. 4.7 Btiment en cours de construction dont la sauvegarde est
due la prsence des cages
dascenseur en voile en bton arm
Fig. 4.8 Btiment en cours de construction dont la sauvegarde est
due la prsence des cages
dascenseur en voile en bton arm
Fig. 4.9 Btiment en cours de construction dont la sauvegarde est
due la prsence des cages
dascenseur en voile en bton arm
Fig. 4.10 Btiment en cours de construction dont la sauvegarde
est due la prsence des cages
dascenseur en voile en bton arm
Fig. 4.11 La prsence des voiles en bton arm au droit de la cage
dascenseur certainement sauv le btiment (fig. 4.6) de
leffondrement
Fig. 4.12 La prsence des voiles en bton arm au droit de la cage
dascenseur certainement sauv le btiment (fig. 4.6) de
leffondrement
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5. Mcanisme de ruine des structures portiques et murs de
remplissage Les btiments constitus par une structure en portiques
(poteaux et poutres) en bton arm avec des remplissages en maonnerie
reprsentent entre 80 % 90 % des constructions ralises dans la zone
sinistre par le sisme de Boumerdes du 21 mai 2003.
Fig. 5.1 Structure en portique (poteaux poutres), 80 % 90 % de
la construction dans la zone sinistre
Quils soient pris en compte ou non dans les justifications de
rsistance aux efforts sismiques, les panneaux de remplissage en
maonnerie dveloppent, suivant leurs diagonales dans un sens puis
dans lautre, des bielles actives fonctionnant en compression et
constituant avec lossature un systme triangul (Fig. 5.2). Les
consquences de la prsence de panneaux de remplissage dans un
btiment comportant des portiques en bton arm peuvent se rsumer sous
deux aspects : (a) - Interaction panneau - poteaux dans le plan du
portique
Si lon considre un panneau soumis des forces agissant
paralllement son plan (fig. 5.3), ce panneau a tendance se dformer
en paralllogramme. Il se dcoupe alors dans la maonnerie une
diagonale active comprime et une diagonale active tendue ; cette
dernire cde en donnant lieu une fissure oblique. Lorsque les effets
sinversent, cest au tour de lautre diagonale de cder (fig. 5.4) et
on retrouve la classique fissuration en X (fig. 5.5).
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Fig. 5.2 Portique (poteaux poutres) avant laction sismique
Fig. 5.3 Sous laction sismique formation dune diagonale comprime
et dune diagonale tendue
Fig. 5.4 Changement de direction du sisme : inversion des
sollicitations des diagonales
Fig. 5.5 Aprs sisme, si le portique (poteaux et poutres) a t
calcul et ralis suivant les rgles parasismiques, le panneau en
maonnerie se trouve avec une fissuration en X
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(b) Sollicitation des poteaux dangle
Formation concomitante des bielles de compression dans la faade
et dans le pignon situs de part et dautre de langle du btiment qui
a pour consquence un dlestage plus important du poteau. La
simplification consistant supposer que laction sismique sexerce
seulement dans une direction horizontale, puis dans la direction
perpendiculaire nest pas acceptable, surtout pour la vrification
leffort tranchant des poteaux situs lintersection de deux panneaux
rectangulaires. Les poteaux dangle sont les plus vulnrables :
parce quils reoivent le cisaillement dans les deux directions
horizontales, mme si les deux efforts tranchants natteignent pas en
mme temps leur valeur maximale,
parce quils ne reoivent comme charge verticale que le poids dun
quart de trave, alors que la pousse de la bielle quils ont
quilibrer est celle qui correspond une trave complte.
La destruction des poteaux dangle entrane celle des poteaux des
pignons, les tages suprieurs viennent sasseoir entre les poteaux de
pignons aprs avoir broy le rez-de-chausse.
Dans bon nombre de situations, les jonctions (noeuds)
poteau-poutre sont restes pratiquement indemnes, ce qui dmontre que
le portique na pas eu loccasion de fonctionner en tant que tel. En
fait, leffondrement sest produit sous leffet initial, bien avant
que les oscillations latrales aient atteint lamplitude voulue, et
il correspond la rupture fragile des poteaux encadrant les panneaux
de maonnerie. Dans dautres cas, les panneaux en maonnerie au
rez-de-chausse, ont agi comme des fusibles avec un relatif bon
comportement des tages. Enfin, il est important de souligner que la
destruction dun panneau se traduit invitablement par la surcharge
des panneaux restant, avec le risque de rupture en chane . Il est
donc raisonnable denvisager la situation cre dans ce type de
structures par la disparition dun ou plusieurs panneaux. Ce concept
a t introduit dans la rglementation PS 92, article 12.2.3.4. Par
ailleurs, le modle de calcul doit tenir compte, de faon aussi fidle
que possible, des lments de remplissage, mme lorsque la rsistance
de ces derniers nest pas prise en compte dans les calculs. Les
poteaux de bton arm bordant les panneaux de maonnerie ngligs
doivent tre vrifis dans les mmes conditions que si ces panneaux
taient actifs.
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Fig. 5.6 Dispositions constructives conformes aux rgles PS :
Armatures transversales dans les zones critiques dextrmit des
poteaux et des poutres, environ tous les 5 cm,
Armatures transversales dans les nuds au croisement poteau
poutre,
Seulement deux surfaces de reprise de btonnage en pied et en tte
du poteau,
Mise en uvre trs difficile ; exige des plans avec les dtails des
nuds lchelle 1:1 et des ferrailleurs hautement spcialiss.
Zone
critiq
ue po
teau
Zone cri
tique po
utre
Surface de reprise de btonnage
Nud
: arm
atures
transv
ersale
s
Zone
critiq
ue po
teau
Zone
critiq
ue po
teau
Zone cri
tique po
utre
Zone cri
tique po
utre
Surface de reprise de btonnage
Nud
: arm
atures
transv
ersale
s
Nud
: arm
atures
transv
ersale
s
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Fig. 5.7 Dispositions constructives NON - CONFORMES aux rgles
PS
Absence des armatures transversales dans les zones critiques
dextrmit des poteaux et des poutres,
Absence des armatures transversales dans les nuds au croisement
poteau poutre,
Mise en place dune talonnette en pied de poteau denviron 5 10 cm
en mortier de mauvaise qualit
Quatre surfaces de reprise de btonnage en pied et en tte du
poteau cause de la prsence des deux talonnettes,
Structure sans rsistance laction sismique.
Insuffisance des armat. transv. dans la zone critique du
poteau
Nud : absence armatures transversales
Deux surfacesde reprise de
btonnage
5 10 cm de talonnette en bton arm de mauvaise qualit
Insuffisance des armat. transv. dans la zone critique de la
poutre
Insuffisance des armat. transv. dans la zone critique du
poteau
Nud : absence armatures transversales
Deux surfacesde reprise de
btonnage
5 10 cm de talonnette en bton arm de mauvaise qualit
Insuffisance des armat. transv. dans la zone critique de la
poutre
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Fig. 5.8 Arrt du coulage du poteau environ 5 cm sous la sous
face de la poutre. Absence
darmatures transversales dans le nud.
Fig. 5.9 Arrt du coulage du poteau environ 5 cm sous la sous
face de la poutre. Absence
darmatures transversales dans le nud.
Fig. 5.10 Arrt du coulage du poteau environ 5 cm sous la sous
face de la poutre. Absence
darmatures transversales dans le nud
Fig. 5.11 Endommagement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud
Fig. 5.12 Effondrement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud et dans
la zone critique du poteau
Fig. 5.13 Effondrement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud et dans
la zone critique du poteau
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Fig. 5.14 Talonnette et enrobage des armatures de 8 cm au lieu
de 2 cm
Fig. 5.15 Talonnette de 10 cm en mortier de trs mauvaise
qualit
Fig. 5.16 Bton de mauvaise qualit, absence darmatures dans la
zone critique, talonnette de 6
cm
Fig. 5.17 Bton de mauvaise qualit, prsence du papier en-dessous
de la talonnette de 6 cm
Fig. 5.18 Insuffisance darmatures transversales, bton de
mauvaise qualit, rupture au droit de la
surface de reprise
Fig. 5.19 Insuffisance darmatures transversales, bton de
mauvaise qualit, rupture au droit de la
surface de reprise
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Fig. 5.20 Effondrement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud et dans
la zone critique du poteau
Fig. 5.21 Effondrement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud et dans
la zone critique du poteau
Fig. 5.22 Endommagement cause de labsence darmatures
transversales dans le
nud et dans la zone critique du poteau
Fig. 5.23 Effondrement cause de labsence darmatures
transversales dans le nud et dans
la zone critique du poteau
Leffondrement des btiments, dont la structure est ralise par des
portiques en bton arm avec remplissage en maonnerie sexplique par
le processus suivant : les bielles dveloppent (Fig. 5.24) leur
extrmit suprieure une composante verticale ascendante qui tend
dlester le poteau, et une composante horizontale qui tend le
cisailler. Si en outre le btiment est soumis une acclration
verticale ascendante, les poteaux peuvent se trouver dlests dans
une proportion suffisante pour que leur rsistance leffort tranchant
se trouve diminue de faon considrable : ruine par rupture au
cisaillement.
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Fig. 5.24 Dispositions constructives NON CONFORMES aux rgles PS
+ interaction avec la maonnerie
Compression dans le poteau
Traction dansle chanage
Pousse due la
maonnerie
Compression dans le poteau
Traction dansle chanage
Pousse due la
maonnerie
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Fig. 5.25 Destruction de lextrmit du panneau du fait de la
compression de la diagonale qui se
forme dans le mur
Fig. 5.26 Destruction des panneaux au RdCh.
Fig. 5.27 Destruction des poteaux et des panneaux, effondrement
du btiment
Fig. 5.28 La prsence de lallge a limit le dplacement du poteau
sur la hauteur libre a
provoqu son endommagement
Fig. 5.29 Destruction des panneaux au RdCh.
Fig. 5.30 Destruction des panneaux au RdCh.
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Fig. 5.31 Destruction de lextrmit du poteau du fait de labsence
darmatures transversales et de
la prsence de la talonnette. On peut remarquer le plan de
rupture
Fig. 5.32 Destruction de lextrmit du poteau du fait de labsence
darmatures transversales
Fig. 5.33 Dtail courant des panneaux de remplissage non
conformes aux Rgles RPA 99
Fig. 5.34 Destruction de lextrmit du poteau du fait de labsence
darmatures transversales dans
la zone critique du poteau
Fig. 5.35 Destruction de lextrmit du poteau du fait de labsence
darmatures transversales dans
la zone critique du poteau
Fig. 5.36 Destruction de lextrmit du poteau du fait de labsence
darmatures transversales dans
la zone critique du poteau
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Fig. 5.37 Simulation des deux phases de dplacement sous laction
sismique
Compres
sionTractionCompres
sionTraction
CompressionTractionCompressionTraction
Dplacement du btiment pendant sisme phase 1
Dplacement du btiment pendant sisme phase 2
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Fig. 5.38 Cas dun btiment dont les murs de RdCh. ont t dtruits
et ont permis ainsi de dissiper lnergie induite par le sisme et
probablement sauv le btiment
Dans la situation suivante :
distribution assez rgulire des murs de remplissage, niveau
dagression sismique moyen (sans effet de site), insuffisance ou
absence des dispositions constructives, mdiocre qualit du bton, sol
de bonne ou moyenne qualit, btiment isoldestruction des murs au
rez-de-chausse et parfois ltage avec endommagement des poteaux.
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Fig. 5.39 Destruction des murs au RdCh. et dune partie des
poteaux
Dans la situation suivante :
distribution irrgulire des murs de remplissage, niveau
dagression sismique moyen (sans effet de site), insuffisance ou
absence des dispositions constructives, mdiocre qualit du bton sol
de bonne ou moyenne qualit, btiment isoldestruction partielle des
poteaux et des murs au rez-de-chausse et ltage avec la ruine des
poteaux.
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Fig. 5.40 Destruction totale du RdCh.
Dans la situation suivante :
absence des murs de remplissage aux rez-de-chausse, niveau
dagression sismique fort, insuffisance ou absence des dispositions
constructives, mdiocre qualit du bton sol de bonne qualit, btiment
isoldestruction des poteaux et des murs au rez-de-chausse
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Fig. 5.41 Effondrement du btiment
Dans la situation suivante :
absence des murs de remplissage aux rez-de-chausse,transparence
au rez-de-chausse
niveau dagression sismique fort, insuffisance ou absence des
dispositions constructives, mdiocre qualit du bton sol de bonne
qualit, btiment isoldestruction des poteaux et des murs sur toute
la hauteur
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Fig. 5.42 Destruction du RdCh.
Fig. 5.43 Destruction des deux niveaux infrieurs
Fig. 5.44 Destruction du RdCh.
Fig. 5.45 Effondrement total dun btiment de 5 (?) tages
Fig. 5.46 Effondrement total dun btiment de 3 tages
Fig. 5.47 Effondrement total dun btiment de 6 tages
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Fig. 5.48 Dans le cas de btiments avec ossature en portiques
(poteaux + poutres) sans joints sismiques suffisamment larges, ce
sont toujours les btiments situs aux extrmits qui subissent les
dgts les plus importants.
Dans la situation suivante :
distribution irrgulire des murs de remplissage, niveau
dagression sismique moyen (sans effet de site), sol de bonne
qualit, insuffisance ou absence des dispositions constructives,
mdiocre qualit du bton, btiments sans joints de
dilatationeffondrement du btiment
CompressionTraction
CompressionTraction
CompressionTraction
CompressionTraction
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Fig. 5.49 Effondrement total par rapport au point fixe que
constitue le btiment situ au
fond
Fig. 5.50 Effondrement total par rapport au point fixe que
constitue le btiment situ au
fond
Fig. 5.51 Effondrement total par rapport au point fixe
Fig. 5.52 Effondrement total par rapport au point fixe
Fig. 5.53 Effondrement total par rapport au point fixe
Fig. 5.54 Effondrement total par rapport au point fixe
gauche
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6. Comportement des btiments avec portiques en bton arm et murs
de remplissage On a explicit au chapitre 5 le mcanisme de ruine du
systme de structures portiques (poteaux + poutre) et murs de
remplissage. Ainsi, on a pu mettre en vidence leur comportement
parfaitement alatoire qui peut entraner des dgts allant de la
destruction des panneaux en maonnerie jusqu leffondrement total du
btiment, en passant par tous les cas intermdiaires. La vulnrabilit
de ce systme de structures (poteaux + poutres + murs de
remplissage) a t mise en vidence travers le monde Turquie, Chili,
Roumanie, Japon, Italie, Mexique. La solution adopte a t le
renforcement des structures existantes ou le remplacement dans les
btiments en cours de construction par des voiles en bton arm. Les
photos qui suivent illustrent bien le mauvais comportement des
btiments portiques (poteaux + poutres) comportant des murs de
remplissage suite au sisme de Boumerdes du 21 mai 2003 et aux
rpliques qui ont suivies. Certes il existe un nombre important de
btiments rests debout, apparemment sans aucun dommage visible. Mais
cest uniquement d la prsence dun ensemble des facteurs favorables
tels que : action sismique assez faible, sol plutt ferme en couches
horizontales sans effet de site dorigine gologique, qualit du bton
correcte, prsence darmatures en plus grand nombre que dhabitude,
prsence de murs en nombre suffisant et disposs assez rgulirement,
maonnerie de bonne qualit, position du btiment au milieu dun lot ;
effet de groupe Enfin, parmi les dsordres identifis, on note le
fonctionnement de certains poteaux comme poteaux courts . Ce
comportement a t mis vidence lors du sisme dEl Asnam de 1980
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Fig. 6.1 Destruction des poteaux cause du fonctionnement en
poteaux courts
Fig. 6.2 Dtail de destruction des poteaux cause du
fonctionnement en poteaux courts
Fig. 6.3 Dtail de destruction des poteaux cause du
fonctionnement en poteaux courts
Fig. 6.4 Dtail de destruction dun poteau cause du fonctionnement
en poteau court
Fig. 6.5 Dtail de destruction dun poteau cause du fonctionnement
en poteau court
Fig. 6.6 Impact sur le btiment voisin
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Fig. 6.7 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.8 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.9 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.10 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.11 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.12 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
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Fig. 6.13 Comportement alatoire des btiments ossature en
portiques (poteaux + poutres) et
remplissage en maonnerie
Fig. 6.14 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.15 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.15 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.16 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.17 Comportement alatoire des btiments
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Fig. 6.18 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.19 Comportement alatoire des btiments
Fig. 6.20 Charpente en bton arm en cours de construction avant
sisme
Fig. 6.21 Charpente en bton arm en cours de construction aprs
sisme
Fig. 6.22 Charpente en bton arm en cours de construction aprs
sisme
Fig. 6.23 Charpente en bton arm en cours de construction aprs
sisme
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Fig. 6.24 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.25 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.26 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.27 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.28 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.29 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
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Fig. 6.30 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.31 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.32 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.33 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.34 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.35 Btiments avec poteaux, poutres en cours de
construction : comportement alatoire
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Fig. 6.36 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.37 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.38 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.39 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.40 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.41 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
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Fig. 6.42 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.43 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.44 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.45 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.46 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.47 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
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Fig. 6.48 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.49 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.50 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.51 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.52 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
Fig. 6.53 Btiments avec poteaux, poutres et murs en maonnerie :
comportement alatoire
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7. Proposition de renforcement des btiments avec portiques en
bton arm Dans la mesure o ltat de la structure montre quil ny a pas
eu de dplacement rsiduel important, la procdure de renforcement est
assez claire et rapide pour la mise en uvre : a. Obtenir les plans
dexcution (architecte, coffrage et ferraillage), b. Obtenir les
notes de calculs correspondantes, c. Obtenir ltude de sol, d. Etat
des dgts, identifis par le bureau de contrle, accompagn des photos
en
nombre suffisant et du diagnostic, e. Rparation des poteaux et
des poutres endommags, pour assurer le transfert
des charges verticales, f. Etablir la note dhypothses de base en
accord avec toutes les parties
concernes, g. Dfinir le niveau dacclration de calcul 2,0 3,5
m/s, h. Introduction lintrieur du btiment des voiles en bton arm,
dont il faudra
dfinir : Lpaisseur : gnralement de 15 20 cm Le nombre : plus le
nombre est important, plus leffort transmettre est
rduit et les dispositions constructives moins contraignantes, La
disposition en plan pour viter ou limiter les torsions daxe
vertical, La capacit du plancher transmettre les efforts vers les
voiles, Les liaisons avec la structure existante.
i. Utilisation dun calcul simplifi pour dterminer les efforts
horizontaux, j. Raliser des fondations spcifiques pour les voiles
en bton arm relies avec les
semelles isoles des poteaux Dune manire gnrale, le systme de
renforcement par voiles en bton arm permet une transmission plus
efficace et moindre cot des efforts horizontaux de la structure
existante la nouvelle structure, grce la prsence de nombreux points
de liaison. La solution adopte ne peut tre que le rsultat dun
travail en quipe compose des reprsentants :
du Matre dOuvrage, du Matre duvre, du Bureau dtudes,
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du Bureau de contrle.
Fig. 7.1 Renforcement des btiments par des voiles en bton arm
disposs en pignons
Fig. 7.2 Renforcement des btiments par des voiles en bton arm
disposs en faades
Voiles en bton armVoiles en bton arm
Voiles en bton armVoiles en bton arm
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8. Endommagement des coles Il semblerait quenviron 240 coles
aient subi des dgts. Les coles sont gnralement composes de blocs
rectangulaires de 2 3 niveaux, avec des fentres situes la partie
suprieure du niveau. Les dgts peuvent tre rsums comme suit :
Cisaillement des poteaux courts sur la hauteur des fentres,
Endommagement des poteaux intrieurs, Dgradation des cloisons Lger
entrechoquement au droit des joints de dilatation
Fig. 8.1 Cisaillement des poteaux courts sur la hauteur des
fentres du RdCh.
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Fig. 8.2 Nud dextrmit, manque darmatures transversales
Fig. 8.3 Endommagement des poteaux courts et dplacement au droit
du joint de dilatation
Fig. 8.4 Destruction par cisaillement du poteau court
Fig. 8.5 Destruction par cisaillement du poteau court
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9. Proposition de renforcement des coles Dans la mesure o ltat
de la structure montre quil ny a pas eu de dplacement rsiduel
important, la procdure de renforcement est assez claire et rapide
pour la mise en uvre. La solution est plus facile pour la mise en
uvre cause de la rgularit en plan et en lvation des blocs composant
les coles. a. Obtenir les plans dexcution (architecte, coffrage et
ferraillage), b. Obtenir les notes de calculs correspondantes, c.
Obtenir ltude de sol, d. Etat des dgts identifis, accompagn des
photos en nombre suffisant, e. Rparation des poteaux endommags pour
assurer le transfert des charges
verticales, f. Etablir la note dhypothses de base, g. Dfinir le
niveau dacclration de calcul 2,0 3,5 m/s, h. Introduction lintrieur
du btiment des voiles en bton arm, dont il faudra
dfinir : Lpaisseur du voile Le nombre de voiles La position en
plan, La capacit du plancher transmettre les efforts vers les
voiles, Les liaisons avec la structure existante.
i. Utilisation dun calcul simplifi pour dterminer les efforts
horizontaux, j. Raliser des fondations spcifiques pour les voiles
en bton arm La solution finale ne peut tre que le rsultat dun
travail en quipe compos des reprsentants : du Matre dOuvrage, du
Matre duvre, du Bureau dtudes, du Bureau de contrle.
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Fig. 9.1 Proposition de renforcement par voiles en bton arm
Structure existante
Voiles en bton arm
Structure existante
Voiles en bton arm
Structure existante
Voiles en bton arm
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10. Interrogations sur la conception des btiments Lors des
diverses visites, nous nous sommes interrogs sur des choix qui, a
priori ne sont pas compatibles avec la construction en zone
sismique : a. Faire des entailles dans le btiment, chaque niveau,
droit de la cage
descalier ne peut quaffaiblir le btiment (Fig. 10.1, 10.2 et
10.3). La prsence dune poutre qui prolonge le plancher au droit du
vide (Fig. 10.4) amliore le comportement densemble, tout en restant
insuffisant.
b. Daprs la rglementation parasismique, les joints doivent avoir
une largeur
minimale de 4 cm vide de tout matriaux. Aucun btiment existant
ou en cours de construction ne respecte cette exigence (Fig. 10.5,
10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 10.10).
c. Les porte--faux ne sont pas interdits en zone sismique.
Cependant, nous nous interrogeons sur le bien fond de ce choix
pour les btiments o la faade aurait pu descendre directement sur
les fondations. Solution plus conomique et plus sre en cas daction
sismique. (Fig. 10.11 et 10.12).
d. On a constat une forte densit de constructions avec des rues
trs troites qui
ne peuvent que ralentir ou mme empcher larrive de secours en
situation de crise (Fig. 10.13 10.21).
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Fig. 10.1 On peut remarquer lentaille au centre du btiment et
sur toute la hauteur
Fig. 10.2 On peut remarquer lentaille au centre du btiment
effondr
Fig. 10.3 On peut remarquer lentaille au centre du btiment
effondr
Fig. 10.4 On peut remarquer lentaille au centre du btiment avec
des poutres
Fig. 10.5 Joint de 10 cm remplis avec du polystyrne
Fig. 10.6 Absence de joint entre les btiments
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Fig. 10.7 Absence de joint entre les btiments
Fig. 10.8 Ouverture des btiments vers le haut aprs
entrechoquement
Fig. 10.9 Joint de 2 cm remplis avec du polystyrne
Fig. 10.10 Absence de joint entre le btiment souple gauche et le
btiment rigide droite
Fig. 10.11 Porte--faux bas du RdCh. au-dessus dun sous-sol en
retrait
Fig. 10.12 Porte--faux haut du RdCh.
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Fig. 10.13 Btiments en construction sur la route dAn Taya
Fig. 10.14 Terrasse lourde, excentre, pouvant entraner la ruine
du btiment
Fig. 10.15 Btiments en construction au bord dune falaise
Fig. 10.16 Btiments en construction au bord dune falaise
Fig. 10.17 Forte densit de constructions avec
rues trs troites
Fig. 10.18 Forte densit de constructions
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Fig. 10.19 Forte densit de constructions ; plateau de
Boumerdes
Fig. 10.20 Forte densit de constructions ; plateau de
Boumerdes
Fig. 10.21 Forte densit de constructions ; plateau de
Boumerdes
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11. Actions prioritaires Un schma est donn ci-aprs concernant
des actions juges prioritaires la date de la rdaction du rapport
prliminaire.
a. Provoquer un choc dans la culture de construction en gnral et
dans la construction parasismique en particulier, en imposant des
constructions avec voiles en bton arm, en lieu et place des
portiques (poteaux et poutres) et murs de remplissage. Les btiments
avec des voiles en bton arm ont prouv de leur efficacit aux actions
sismiques les plus svres, depuis le Chili (1960) et jusquau Japon
(1995) en passant par la Roumanie (1977) et la Turquie.
b. Etablir clairement la chane des professionnels (responsables)
intervenant dans la construction de btiments : faciliter lmergence
des bureaux dtudes spcialises.
c. Editer en urgence un document comportant les complments et
les
modifications aux Rgles RPA 99. d. Renforcer durgence les coles
avant la rentre des classes : voiles en bton
arm. e. Renforcer durgence les btiments dans la zone sinistre
(poteaux + poutres +
remplissage en maonnerie) avec des voiles en bton arm. Il sagit
des btiments existants habits avant le sisme, des btiments termins
en instance dattribution, des btiments en cours de
construction.
f. Rflchir sur le renforcement des btiments dAlger qui
constituent le
patrimoine national. g. Installer des usines de fabrication de
bton prt lemploi ; producteurs
homologus et contrls. h. Ouvrir un centre de formation aux
mtiers du btiment. i. Former en urgence des ingnieurs de bureaux
dtudes. j. Former des architectes de faon trs pratique. k.
Renforcer les quipes du bureau de contrle CTC pour assurer un
contrle
100 % du gros uvre. l. Organiser, pour la russite de toutes ces
actions, une coordination unique par
la mise en place dune cellule de reconstruction avec toutes les
prrogatives ncessaires. En fonction des priorits la cellule sera
charge de toutes les phases de renforcement.
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Par exemple, si lon retient loption de renforcer les coles par
des voiles en bton arm, les tudes et les travaux prparatoires
peuvent commencer tout de suite, afin de livrer les coles pour la
rentre scolaire.
Le sisme est lpreuve de la vrit pour lensemble du bti et surtout
pour tous les acteurs participant lacte de construire. Il sagit
maintenant de transformer cette douloureuse preuve par la mise en
uvre dune dmarche rflchie, devant aboutir en priorit au
renforcement des btiments existants et ensuite la mise en place
systmatique du systme de construction par voiles en bton arm. Ainsi
la vie pourra tre sauvegarde lors des sismes venir.
Savoir pour prvoir, prvoir pour agir
Auguste CONTE
Savoir pour prvoir, prvoir pour agir
Auguste CONTE
Alger et Paris, 8 juin 2003
Victor DAVIDOVICI
01 08 Rapport prliminaire 08.06.03.pdf09 19 Rapport prliminaire
08.06.03.pdf20 27 Rapport prliminaire 08.06.03.pdf28 42 Rapport
prliminaire 08.06.03.pdf43 46 Rapport prliminaire 08.06.03.pdf47
53Rapport prliminaire 08.06.03.pdf