Evaluation parasismique des ponts-routes existants Documentation

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Evaluation parasismique des ponts-routes existantsdocumentation

Author(s): Wenk, Thomas

Publication Date: 2005

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2005

Office fédéral des routes

Evaluation parasismique desponts-routes existants

Documentation

Bundesamt für Strassen • Office fédéral des routes ASTRA • OFROUUfficio federale delle strade • Uffizi federal da vias USTRA • UVIAS

Eidg. Dep. für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation • Dép. fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication

Dip. federale dell’ambiente, dei trasporti, dell’energia e delle comunicazioni • Dep. federal da l'ambient, dals transports, da l'energia e da la communicaziun

Documentation

Evaluation parasismique des ponts-routes existants

Impressum

Auteur

Dr. Thomas Wenk

Traduction

François Pasquier, 2108 Couvet

Illustrations

Figures 4.7: Alga S.p.A., MilanoToutes les autres figures: l’auteur

Editeur

Office fédéral des routes, OFROU, Division réseaux routiers; Standards, Recherche, Sécurité, 3003 Berne

Lieu, année

Berne, 2005

Diffusion

OFCL, Diffusion des publications, CH-3003 Berne, fax 031 325 50 58, www.bbl.admin.chN° de commande 308.327.fTéléchargement: www.astra.admin.ch

Prix (version imprimée)

CHF 50.-

Le contenu de cette publication n’engage que l’auteur mandaté par l’Office fédéral des routes.

© OFROU 2005, reproduction avec mention de la source autorisée.

Table des matières


Page 5

Table des matières

Table des matières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1 Situation initiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.2 Démarche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3 Limites d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 Historique des prescriptions parasismiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1 Utilisation des connaissances du génie parasismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Norme SIA 160, édition 1970 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3 Norme SIA 160, édition 1989 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4 Normes SIA 260 à 267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4.1 Nouvelle carte des zones de séisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4.2 Carte des classes de sol de fondation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4.3 Comportement ductile et non-ductile de la structure porteuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5 Evolution de la prise en compte de l’action sismique dans les normes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6 Particularités des ponts existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.7 Âge des ponts existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3 Vulnérabilité sismique des ponts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.1 Phénomènes en cas de séisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2 Ponts-poutres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3 Ponts-cadres et ponts à béquilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4 Ponts-arc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5 Ponts haubanés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6 Appuis et joints de chaussée. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.7 Culées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.8 Aspects géotechniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4 Conception et dimensionnement parasismiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.1 Dimensionnement basé sur les déformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.2 Conception générale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.3 Tabliers des ponts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.4 Piles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.5 Fondations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.6 Appuis et joints de chaussée. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5 Évaluation de la sécurité parasismique en deux phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.1 Méthodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37


Table des matières

Page 6

5.2 1

ère

phase d’évaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.3 2

ème

phase d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.4 Comparaison avec la méthodologie de l’OFEG pour les bâtiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6 Critères d’évaluation de la 1

ère

phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1 Attribution à une classe d’ouvrage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1.1 Critères de classement selon la norme SIA

261. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1.2 Critères de classement pour les ponts-routes existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1.3 Conséquences pour le dimensionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2 Classe d’ouvrage III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.3 Surface des ponts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.4 Ponts-cadres et ponts à béquilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.5 Ponts-arc et ponts haubanés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.6 Sécurisation des ponts-poutres contre la chute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.6.1 Ponts flottants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.6.2 Ponts avec appui fixe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.7 Points faibles du point de vue parasismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7 Critères de la 2

ème

phase d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.1 Vérification basée sur les forces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.2 Vérification basée sur les déformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.3 Sécurité contre la chute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.4 Aptitude au service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.5 Appréciation de la proportionnalité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

8 Stratégies d’assainissement parasismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.1 Particularités de l'assainissement parasismique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.2 Augmentation de la résistance ultime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.3 Augmentation de la ductilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

8.4 Modification de la rigidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

8.5 Augmentation de l’amortissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

8.6 Amélioration de la sécurisation contre la chute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.7 Amélioration de l’aptitude au service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.8 Déclassement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9 Glossaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

10 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

11 Annexe A: Liste de contrôle pour la 1

ère

phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

12 Annexe B: Résultats de la 1

ère

phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

13 Annexe C: Grandeurs de mesure d’un séisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

14 Annexe D: Séismes d’intensité

≥≥≥≥

VII en Suisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Résumé


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Résumé

La plupart des ponts du réseau des routes nationales suisses ont été construits avant l’entrée envigueur de normes parasismiques modernes. Ils n’ont pas été dimensionnés pour supporter destremblements de terre, ou alors de manière insuffisante. En conséquence, un certain nombred’entre eux se caractérisent par une sécurité aux séismes insuffisante selon les critères actuels.Pour pouvoir identifier avec un effort limité ces ouvrages critiques parmi l’ensemble des ponts,on a développé une procédure simple d’évaluation de la sécurité parasismique, qui se dérouleen deux phases.

Dans une première phase, tous les ponts sont évalués par une procédure rapide au moyen d’uneliste de contrôle tenant sur une page A4. Seuls les ponts considérés comme critiques sur le plande la sécurité parasismique sont ensuite analysés plus à fond lors de la deuxième phase. Les cri-tères d’évaluation de la première phase concernent principalement des points faibles typiquesdes ponts sur le plan parasismique, tels que bancs d’appui court, articulations Gerber, joints surpiles intermédiaires, forte courbure ou grand biais du pont, culées à hautes parois. Les ponts-cadres et à béquilles sont en général suffisamment sûrs du point de vue parasismique et nenécessitent pas d’investigations plus avancées, tandis que les ponts-arcs, les ponts haubanés,ainsi que les ponts de types spéciaux, sont systématiquement soumis à la deuxième phase d’éva-luation. Un point important de la première phase est la classification des ponts dans l’une destrois classes d’ouvrage, selon leur importance.

La deuxième phase d’évaluation comprend une évaluation approfondie de la sécurité parasis-mique. Comme la procédure basée sur les forces, à savoir la procédure habituelle selon les nor-mes de structures, est mal adaptée aux ponts existants, une évaluation basée sur les déformationsest recommandée pour la deuxième phase; cette méthode permet de mieux prendre en comptela capacité de déformation effective. Pour les ponts qui ne satisfont pas aux critères de ladeuxième phase de l’évaluation, des stratégies d’assainissement parasismique possibles sontproposées. Toutefois, avant qu’un pont ne soit assaini, il est nécessaire de mettre en balance lescoûts et la réduction de risque visée. La procédure d’évaluation est d’abord ciblée sur les ponts-poutres, qui sont les plus répandus, et adaptée à la sismicité faible à moyenne régnant en Suisse.


Remerciements

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Remerciements

L’élaboration de ce rapport a été possible grâce au financement de l’Office fédéral des routes(OFROU). Mes remerciements personnels s’adressent à Monsieur Willi Schuler, Division desinfrastructures routières, domaine des ouvrages d’art de l’OFROU, pour son encadrement et sonsoutien professionnel, et à Monsieur Michel Donzel, responsable du domaine des ouvrages d’artde l’OFROU, pour sa critique constructive. Je voudrais encore remercier chaleureusementMonsieur le Dr. Joseph Jacquemoud, de Sion, pour son soutien lors des premières applicationspilotes et pour sa précieuse stimulation. Je remercie aussi pour leurs nombreuses propositionsd’amélioration Messieurs Ernst Anliker, Thomas Kälin, Jürg Michel, Roland Schmed et RolfWalser, qui ont contrôlé au cours de l’année 2004, à l’aide de la première version du rapport,les ponts du réseau national dans les cantons de SG et SZ. Enfin, j’adresse des remerciementsparticuliers, pour leur critique amicale du rapport à Messieurs le Prof. Dr. Dr. h.c. HugoBachmann, le Prof. Dr. Alessandro Dazio, le Dr. Pierino Lestuzzi, le Dr. René Steiger, le Prof.Thomas Vogel et le Dr. Rudolf Vogt.

Zurich, juin 2005 Thomas Wenk

Introduction


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1 Introduction

1.1 Situation initiale

En comparaison internationale, la menace sismique en Suisse peut être considérée comme faibleà moyenne. Comme nous avons été épargnés depuis plus de cent ans par les tremblements deterre majeurs, la menace sismique a été longtemps sous-estimée. Mais l’ampleur des dégâtspotentiels a crû énormément en raison de l’activité soutenue de constructions au 20

ème

siècle.Le besoin croissant de sécurité de la société ainsi que l’acceptance décroissante d’interruptionsdans les réseaux des infrastructures ont conduit à un grand besoin de rattrapage en ce qui con-cerne la conception parasismique des ouvrages. Des normes parasismiques modernes n’ont étéintroduites en Suisse qu’à partir de 1989, à un moment où la plupart des ponts du réseau routiernational étaient déjà construits. Seuls environ 10 % des ponts ont été construits après 1989 selondes normes parasismiques considérées actuellement comme modernes. Les 90 % restants ontété construits avant l’entrée en vigueur de telles normes. Ils n’ont pas été dimensionnés entenant compte des tremblements de terre, ou alors de manière insuffisante. Un certain nombrede ponts existants peut donc présenter une sécurité parasismique insuffisante selon les critèresactuels. Pour pouvoir identifier parmi l’ensemble des ponts ces ouvrages critiques avec un effortlimité, une procédure simple d’évaluation de la sécurité parasismique en deux phases a été déve-loppée.

1.2 Démarche

L’objectif de la procédure en deux phases proposée pour l’évaluation de la sécurité parasismi-que des ponts-routes existants est d’identifier les ponts qui ne satisfont pas aux exigences actuel-les de sécurité parasismique, et de permettre la définition de priorités en ce qui concerne lesmesures nécessaires. Au cours de la première phase, tous les ponts sont évalués selon une pro-cédure rapide au moyen d’une liste de contrôle tenant sur une page A4. Seuls les ponts consi-dérés comme critiques sur le plan de la sécurité parasismique sont ensuite analysés de manièreplus approfondie, lors de la deuxième phase. Si les investigations de la deuxième phase révèlentune sécurité parasismique insuffisante, des mesures d'assainissement parasismique doivent êtreétudiées dans une phase suivante, en fonction des priorités fixées.

1.3 Limites d’application

La démarche en deux phases qui est proposée est ciblée essentiellement sur les ponts-poutres,qui sont les plus répandus en Suisse, et sur leurs points faibles sur le plan parasismique. Ce sontjustement ces ponts qui présentent souvent une vulnérabilité sismique plus grande que d’autrestypes de ponts. Les ponts-cadres, à béquilles, arcs et à haubans, ainsi que d’autres types spé-ciaux de ponts, sont traités de manière plus sommaire. La démarche est applicable seulementpour une activité sismique faible à moyenne telle qu’on la rencontre en Suisse. La plupart descritères d’évaluation sont tirés directement du dimensionnement parasismique selon les normesSIA; c’est donc la conformité aux normes de sécurité parasismique qui est évaluée en premierlieu.

L’OFROU prépare une démarche similaire pour l’évaluation de la sécurité parasismique desouvrages de soutènement, des galeries de protection et des portails de tunnel.


Introduction

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Historique des prescriptions parasismiques


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2 Historique des prescriptions parasismiques

2.1 Utilisation des connaissances du génie parasismique

Les statistiques de dommages dus aux récents forts tremblements de terre dans les pays indus-trialisés qui respectent au mieux les prescriptions de construction font toujours ressortir la trèsforte influence des générations de normes parasismiques sur l’ampleur des dégâts. A titred’exemple, la figure

2.1 présente la répartition des dégâts sur 233 ponts endommagés après letremblement de terre de 1994 de Northridge près de Los Angeles en Californie (magnitude M

w

= 6,7). Au total, 3533 ponts situés dans la zone des dégâts majeurs ont été évalués, et parmi euxles 233 ponts endommagés ont été répartis selon l’ampleur des dégâts et les normes en vigueur[Bas+ 99]. Il est significatif que seuls des ponts dimensionnés selon des normes antérieures à1981, considérées aujourd’hui comme obsolètes, se soient écroulés (figure

2.1). Il s’agit deponts-poutres affectés par la chute des poutres ou la ruine des piles. Ce sont aussi uniquementles ponts construits avant 1981 qui ont subi des dommages moyens à forts. Sur les ponts cons-truits ou renforcés à partir de 1981 selon les dernières normes, seuls des dommages légers, aupire, ont été observés. Du point de vue de la procédure d’évaluation, les normes parasismiquescaliforniennes de 1981 sont à peu près comparables à la dernière génération des normes suisses(SIA 260 à 267) entrées en vigueur au début de 2003.

2.2 Norme SIA 160, édition 1970

En Suisse, des prescriptions parasismiques pour les ponts ont été édictées pour la première foisen 1970. Dans l’édition 1970 des normes SIA, la prise en compte d’une accélération horizontalede 2 % est exigée de manière générale pour tous les ouvrages, c’est à dire aussi pour les ponts[SIA 160 (70)]. Dans le canton de Bâle-Ville, l’autorité compétente a augmenté cette valeur à5 %, sur la base de l’art. 22.1 de la norme SIA 160, qui prévoyait pour les régions de Suisseparticulièrement menacées par les tremblements de terre (régions alpines, vallée du Rhin saint-galloise) la possibilité d’établir des règles d’exception.

Figure 2.1: Influence de la génération des normes parasismiques sur l’ampleur des dégâts subis par 233 ponts dans la zone principale des dégâts du tremblement de terre de Northridge

près de Los Angeles en Californie [Wen 00]

0%

20%

40%

60%

80%

100%

jusqu'à 1971 de 1972 à1980

dès 1981

Génération des normes

Nom

bre

de p

onts Dégâts faibles

Dégâts moyens

Dégâts importants

Ecroulement



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Cinq ans plus tard, en 1975, des prescriptions constructives complémentaires sont apparues sousla forme des recommandations SIA 160/2 «Mesures pratiques pour la protection des ouvragescontre les séismes» [SIA 160/2]. En contradiction avec le titre général de ces recommandations,le contenu est consacré exclusivement aux bâtiments. Il n’y a dans ce document pas de mesuresconstructives décrites pour d’autres ouvrages tels que les ponts.

En Suisse, de nombreux ponts jouissent d’une certaine protection contre les tremblements deterre du fait de prescriptions autres que celles relatives aux actions sismiques mentionnées dansla norme SIA 160, édition 1970, soit en particulier les actions du vent et de freinage, ainsi quecertains critères constructifs (p. ex. poutres continues).

2.3 Norme SIA 160, édition 1989

Dans l’édition 1989 de la norme SIA 160, un chapitre circonstancié est consacré à l’action sis-mique. Pour les ponts, des vérifications par le calcul et des mesures constructives ont été intro-duites, échelonnées selon la classe d’ouvrage et la zone de séisme [SIA 160 (89)]. Parmi lesmesures constructives, il faut mentionner en particulier la sécurisation contre la chute du tablier,nouvellement introduite. Avec des prescriptions simples sur le dimensionnement minimal deszones d’appui, on veut arriver à ce que le tablier du pont ne s’écroule pas, c’est-à-dire à ce que,dans le pire des cas, elle tombe des appuis sur le banc d’appui. La vérification d’aptitude au ser-vice nouvellement introduite pour les ponts de la classe d’ouvrage III, constitue une exigencenettement accrue par rapport à la situation antérieure. Selon cette disposition, les appuis et lesjoints de chaussée doivent absorber sans dommage les déplacements de la structure porteusecausés par un séisme.

L’édition 1989 de la norme SIA 160 donne en outre la première carte des zones de séisme enSuisse (figure 2.2). Elle est basée sur des études statistiques d’aléa sismiques des années 70[SM 78]. Dans chaque zone de séisme est définie une valeur d’accélération horizontale effectivepour un séisme d’intensité donnée avec une période de retour de 400 ans. L’intensité du séismede dimensionnement a été choisie dans les quatre zones entre VI et VIII sur l’échelle macro-sismique européenne (échelle EMS) [Grü+ 98]. En comparaison, il faut noter que certains séis-mes historiques en Suisse ont atteint des intensités supérieures, comme celui de Bâle en 1356avec une intensité estimée à IX (voir Annexe D).

Lorsque l’on contrôle selon l’édition 1989 de la norme SIA 160 la sécurité parasismique d’unpont construit avant 1989, il faut s’attendre à ce que la sécurisation contre la chute et l’aptitudeau service pour la classe d’ouvrage III ne soient pas garanties, en particulier dans les zonesd’aléa sismiques élevés. Sur le plan des forces de remplacement horizontales, on peut craindreavant tout un sous-dimensionnement des piles et des appuis pour les ponts relativement rigidesdans le sens longitudinal ou transversal; ce point devient souvent problématique dans les zonesd’aléa sismiques élevés. Avec la nouvelle norme SIA 261, les exigences de sécurité structuraledes piles et des appuis sont en général plus élevées. Cette norme n’apporte que des modifica-tions mineures en ce qui concerne la sécurité contre la chute et l’aptitude au service (CO III).



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2.4 Normes SIA 260 à 267

Une nouvelle génération de normes des structures porteuses est parue en 2003, les normes SIA260 à 267 (Swisscodes). Dans ces nouvelles normes, le dimensionnement parasismique, basésur l’Eurocode 8, a été simplifié pour les aléas sismiques faibles à moyens rencontrés en Suisse;en outre, il a été formulé pour convenir aux besoins de la pratique. Par rapport à la norme SIA160, le dimensionnement parasismique est de manière générale plus exigeant; ainsi par exem-ple, l’action sismique élastique peut atteindre le double des valeurs en vigueur jusqu’ici, en rai-son d’une subdivision en cinq classes de sols (au lieu de deux) et de l’utilisation de spectres deréponse amplifiés plus fortement [WL 03]. Fait nouveau, une vérification par le calcul de lasécurité parasismique des ponts est exigée pour toutes les classes d’ouvrage et toutes les zonesde séisme. La vérification d’aptitude au service n’est à établir comme précédemment que pourla classe d’ouvrage la plus élevée CO III, et, fait nouveau, avec une action sismique deux foisplus faible que dans la vérification de la sécurité structurale (équation (23) dans la norme SIA260). Ainsi est prise en compte pour la vérification d’aptitude au service une période de retourdu séisme de dimensionnement plus courte, conformément au concept Eurocode 8. Lasécurisation contre la chute a été reprise pour l’essentiel de la norme SIA 160, mais on y a intro-duit une différenciation du dimensionnement des bancs d’appui en fonction de la classed’ouvrage; cette mesure conduit à des exigences généralement plus sévères pour les classesd’ouvrage supérieures (voir chap. 6.6).

Figure 2.2: Zones de séisme de la Suisse avec l’intensité correspondante et l’accélération horizontale maximale du sol pour le séisme de

dimensionnement selon la norme SIA 160 de 1989

Intensité (EMS) Accélération horizontale effective

Zone 1: VI-VII 0,6 m/s2

Zone 2: VII+ 1,0 m/s2

Zone 3a: VIII- 1,3 m/s2

Zone 3b: VIII+ 1,6 m/s2



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Selon la circulaire de l’OFROU du 24 janvier 2003, les normes des structures porteuses SIA 260à 267 sont en vigueur depuis le début 2003 pour les nouveaux projets de ponts [DE 03]. Desréflexions complémentaires sont nécessaires pour les ponts existants (voir chap. 2.6).

2.4.1 Nouvelle carte des zones de séisme

La nouvelle carte des zones de séisme de la norme SIA 261 reprend la subdivision en quatrezones Z1, Z2, Z3a et Z3b avec les mêmes valeurs de dimensionnement de l’accélération quedans la norme SIA 160. Seule l’extension géographique des différentes zones est modifiée, avecen particulier une classification dans des zones de séisme plus élevées du nord de la Suisse, descantons de Glaris, de Schwyz et des Grisons, ainsi que du Bas-Valais (figure 2.3). Cette attri-bution plus élevée est due essentiellement à la reprise des exigences de sécurité plus sévères del’Eurocode 8. Ainsi, la valeur de calcul de l’accélération horizontale du sol dans chaque zonereprésente un maximum, alors qu’auparavant elle correspondait à la valeur effective, et lapériode de retour du séisme de dimensionnement a été portée de 400 à 475 ans, correspondentà une probabilité de dépassement de 10 % en 50 ans.

2.4.2 Carte des classes de sol de fondation

Pour faciliter l’attribution du site de construction à l’une des six classes A à F de sol de fonda-tion selon la norme SIA 261, la Centrale de coordination pour la mitigation des séismes del’Office fédéral des eaux et de la géologie (OFEG) a publié sur internet des cartes de classes desol de fondation au 1

: 25'000. En commençant par les zones de séisme élevées, l’ensemble du

Figure 2.3: Nouvelle carte des zones de séisme de la Suisse selon la norme SIA 261 de 2003



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territoire construit de la Suisse est peu à peu cartographié.

Les cartes peuvent être consultées sur le site Internet suivant: http://www.bwg.admin.ch/themen/natur/f/index.htm sous la rubrique «séismes – carte des solsde fondation selon la norme SIA 261 – thèmes = classes de sol de fondation».

2.4.3 Comportement ductile et non-ductile de la structure porteuse

Actuellement deux concepts de dimensionnement parasismique peuvent être utilisés: celui du

comportement ductile

de la structure porteuse

et celui du

comportement non-ductile de la struc-ture porteuse

. Les deux méthodes de dimensionnement se différencient en premier lieu par desrègles de dimensionnement et des coefficients de comportement différents.

La méthode du

comportement non-ductile de la structure porteuse

s’appuie sur la méthodologieutilisée jusqu’ici selon la norme SIA 160. Le dimensionnement parasismique se fait de manièreconventionelle comme pour les charges gravitaires ou les actions du vent. Le coefficient decomportement q, qui peut être pris en compte pour la réduction de l’action sismique élastique,vaut q = 2,0 pour les structures porteuses en béton armé avec des aciers d’armature B ou C, etseulement q = 1,5 pour les autres techniques de construction. Le coefficient de comportement q= 1,5 ne tient compte pour l’essentiel que de la surrésistance, comme le fait la valeur inverse ducoefficient de dimensionnement C

d

= 0,65 de la norme SIA 160.

La méthode du

comportement ductile de la structure porteuse

repose sur les connaissances dugénie parasismique moderne, telle que la méthode du dimensionnement en capacité; elle utilisela grande capacité de dissipation d’énergie et de déformation non-élastique d’une structure por-teuse conçue pour être ductile. Le coefficient de comportement q peut être fixé dans une four-chette de 2,0 à 5,0, suivant le système structural et d’autres critères relatifs aux matériaux (qua-lité de l’acier d’armature ou classe de section du profil métallique); il prend donc une valeurnettement plus élevée que pour les structures non-ductiles. Par contre, les règles constructivesdécrites dans le nouveau chapitre sismique des normes SIA 262 à 266 doivent être respectées.

2.5 Evolution de la prise en compte de l’action sismique dans les normes

La figure 2.4 illustre de manière simplifiée l’évolution de la prise en compte des forces sismi-ques pour les piles des ponts ductiles et non-ductiles en béton armé au cours des dernières géné-rations de normes. L’indice de force de remplacement pour un pont relativement rigide dans lesens longitudinal y est représenté graphiquement en tant que grandeur typique (la fréquencepropre déterminante se trouve dans le domaine de l’amplification maximale des spectres deréponse de l’accélération), pour les deux classes d’ouvrage II et III et pour un sol de fondationmoyennement rigide selon la norme SIA 160, correspondant à la classe de sol de fondation Bde la norme SIA 261 dans la zone de séisme Z3b. L’indice de la force de remplacement est lerapport entre la force de remplacement horizontale totale prise au niveau de dimensionnementet le poids déterminant (poids propre plus une partie de la charge utile). On a admis un acierd’armature de classe de ductilité C pour les piles de pont. Selon les normes SIA 261 et 262, onobtient alors un coefficient de comportement q = 4,0 pour un comportement ductile de la struc-ture porteuse, et q = 2,0 pour un comportement non-ductile.



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Deux tendances caractérisent l’évolution de l’indice de la force de remplacement de lafigure 2.4: premièrement, l’indice croît constamment d’une génération de normes à l’autre, etdeuxièmement l’indice différencie toujours plus fortement les différents comportement de laconstruction. Le comportement non-ductile de la structure porteuse est caractérisé par un indicepresque trois fois plus élevé qu’auparavant, tandis que le comportement ductile de la structureporteuse n’est caractérisé que par une légère augmentation de l’indice pour la classe d’ouvrageIII. La comparaison de la figure 2.4 vaut seulement pour des zones de séisme identiques. Pourles régions mentionnées au chapitre 2.4.1 attribuées selon la norme SIA 261 à des zones deséisme plus intenses, l’accroissement de l’indice serait encore plus marqué.

Le dimensionnement conventionnel et les dispositions constructives correspondants aux nor-mes antérieures sont nouvellement à attribuer à un comportement non-ductile de la structureporteuse, car les mesures constructives pour garantir la ductilité ne sont en général pas respec-tées, et une rupture fragile prématurée ne peut être exclue. Au lieu de facteurs de réductionvariant auparavant dans une fourchette de 2,3 à 3,8 (correspondant à 1/C

K

dans la norme SIA160, édition 1989), ne sont désormais autorisés pour le comportement non-ductile de la struc-ture porteuse que des coefficients de comportement inscrits dans une fourchette de 1,5 à 2. Parrapport à la situation antérieure cela correspond presque à un doublement des efforts internessismiques.

2.6 Particularités des ponts existants

Dans les nouvelles normes SIA 260 à 267, le dimensionnement parasismique des structures por-teuses est conçu essentiellement pour la planification des nouveaux ouvrages. Lors du contrôlede ponts existants, les nouvelles normes doivent être appliquées selon [DE 03], depuis le début2003, conjointement à la directive SIA 462. Ce procédé vise à garantir une introduction aussi

Figure 2.4: Indice de la force de remplacement en fonction de l’évolution des normes pour les comportements structuraux ductile et non-ductile des piles de ponts en béton armé des classes

d’ouvrage II et III pour la classe de sol de fondation B dans la zone de séisme Z3b

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

SIA 160 (1956) SIA 160 (1970) SIA 160 (1989) SIA 261 (2003)

Génération des normes

For

ce d

e re

mpl

acem

ent

CO II ductile CO II non-ductile

CO III ductile CO III non-ductile

0 %



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rapide que possible des nouvelles normes conformes aux Eurocodes.

La distinction entre comportement ductile ou non-ductile de la structure porteuse est trop rigidepour la vérification des ouvrages existants. Comme les règles constructives pour un comporte-ment ductile ne sont que rarement respectées pour les ponts existants, la vérification basée surles forces doit être appliquée, car elle se réfère généralement à un comportement non-ductileavec des valeurs faibles de q. Une alternative est la vérification basée sur les déformations (voirchap. 7.2); elle offre la possibilité de mieux apprécier la capacité de déformation élastique etplastique, et également de juger de manière réaliste si la structure porteuse a un comportementductile ou non-ductile.

La vérification basée sur les déformations décrite au chapitre 7.2 permet souvent de satisfairepleinement aux exigences de sécurité parasismique des nouvelles normes structurales SIA 260à 267. Même si ce n’est pas le cas, un assainissement par des mesures constructives n’est pasforcément nécessaire, en raison de considérations de proportionnalité entre les coûts d’un assai-nissement et la réduction des risques obtenue. Des recommandations, basées sur le cahier tech-nique SIA 2018, sont données au chapitre 7.5 pour définir si un pont existant peut encore êtreaccepté tel quel ou s’il doit être assaini.

2.7 Âge des ponts existants

Le réseau des routes nationales comprend actuellement environ 3350 ponts [Jor 02]. La subdi-vision selon leur date de construction en trois groupes correspondant au développement des nor-mes parasismiques fait apparaître qu’environ 40 % des ponts ont été construits avant 1970,50 % entre 1970 et 1989, et seulement 10 % à partir de 1990, après l’entrée en vigueur de nor-mes parasismiques considérées actuellement comme modernes, selon la norme SIA 160 de1989 (figure 2.5).

Figure 2.5: Répartition des 3350 ponts du réseau des routes nationales selon la génération des normes parasismiques



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Vulnérabilité sismique des ponts


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3 Vulnérabilité sismique des ponts

3.1 Phénomènes en cas de séisme

En raison des mouvements rapides du sol au cours d’un séisme, les ponts peuvent être amenésà osciller dans le sens vertical ou horizontal. Si la sismicité est faible à moyenne, l’excitationverticale peut en général être absorbée sans problème, car les ponts sont conçus en premier lieupour les charges verticales (poids propre et charge utile). L’excitation horizontale, par contre,conduit souvent à des sollicitations nettement plus grandes que toutes les autres actions; la vul-nérabilité dans le sens longitudinal est plus grande que dans le sens transversal, particulièrementpour les ponts-poutres.

En raison de la nature oscillatoire des actions sismiques, les différents piliers et culées d’un pontbougent de manière non synchrone; cela signifie que la distance entre les différents appuis dupont augmente ou diminue périodiquement. Les séismes peuvent provoquer dans le sol des tas-sements, des glissements ou des liquéfactions qui peuvent conduire à la ruine des fondations despiles et des culées.

L’analyse des dommages sismiques causés aux ponts lors de forts séismes permet d’identifiercertains schémas comportementaux typiques et d’en tirer des enseignements importants pouratteindre une meilleure tenue aux tremblements de terre [Erd+ 03], [YK 03]. Ce chapitre pré-sente dans les paragraphes suivants des illustrations typiques de dommages, ordonnées selon lestypes de pont. Dans le chapitre 4

Conception et dimensionnement parasismiques

, il est montrécomment on peut prévenir au mieux ces dommages.

3.2 Ponts-poutres

Le cas typique de dommage aux ponts-poutres est la chute du tablier en raison de zones d’appuitrop courtes dans le sens longitudinal. La figure 3.1, prise après le tremblement de terre de Kobeau Japon en 1995, en montre un exemple. Les ponts constitués d’une poutre simple, comme lesponts à poutres préfabriquées, sont particulièrement sujets à l’effondrement du tablier lors deséismes (figure 3.2). Les poutres continues peuvent également s’effondrer aux culées, aux arti-

Figure 3.1: Chute du tablier d’un pont lors du tremblement de terre de Kobe en 1995


Vulnérabilité sismique des ponts

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culations Gerber ou aux joints de dilatation sur des piles intermédiaires (figure 3.1). La figure3.3 montre des éléments porteurs déplacés latéralement à l’endroit d’un joint de dilatation, ettombés depuis les appuis sur le banc d’appui constitué par la palée des piles, sans s’écroulercomplètement.

L’effondrement de tabliers conduit en général à des dommages corporels et à la ruine totale dupont occasionnant une longue interruption du trafic jusqu’à ce que le pont soit réparé ou rem-placé. Si les poutres ne tombent que des appuis sur le banc d’appui (figure 3.3), le pont peutsouvent être remis en place avec des moyens limités. Il peut surtout dans ce cas être remis enfonction assez rapidement avec des appuis provisoires.

Figure 3.2: Effondrement du tablier d’un pont à poutres préfabriquées lors du tremblement de terre de Taiwan en 1999

Figure 3.3: Déplacement latéral du tablier et chute des appuis sur la palée d’un pilier à Kobe en 1995

Vulnérabilité sismique des ponts Office fédéral des routes

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Avec des mesures relativement simples dans la zone des appuis, on peut déjà obtenir une bonnesécurisation contre la chute de poutres de ponts. Dans le sens longitudinal, le dimensionnementdes zones d’appui doit tenir compte des mouvements possibles de la structure porteuse entre lesculées (voir chapitre 4.3). Dans le sens transversal, on peut prévoir un dispositif à embrèvementcomme sécurisation contre la chute (figure 4.6).

Le deuxième cas typique de dommage aux ponts-poutres est l’endommagement des piles, quipeut aller jusqu’à l’effondrement. Cela concerne avant tout les piles en béton armé dimension-nées de manière conventionnelle, avec une armature transversale faible, respectivement ungrand espacement des étriers par rapport aux sections de l’armature longitudinale (figure 3.4).La ruine intervient par une rupture fragile sous l’effort cyclique combiné du moment, de l’effort

Figure 3.4: Ruine de piles de pont en béton armé lors du tremblement de terre de Kobe en 1995

Figure 3.5: Voilement d’une pile métallique ronde lors du tremblement de terre de Kobe en 1995

Office fédéral des routes Vulnérabilité sismique des ponts

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tranchant et de l’effort normal. Pour les piles en acier, des instabilités dangereuses peuvent sur-venir dans le pourtour de la pile. Elles peuvent conduire à une rupture fragile sans dissipationd’énergie significative par déformation plastique (figure 3.5).

Des piles intermédiaires relativement courtes sont particulièrement exposées au danger, card’une part en raison de leur grande rigidité elles encaissent les forces horizontales des élémentsporteurs du pont, et d’autre part elles présentent, en raison de leur faible hauteur, un rapportdéfavorable des sollicitations entre efforts tranchants et moments qui conduit souvent à une rup-ture fragile par cisaillement (figure 3.6).

3.3 Ponts-cadres et ponts à béquillesLes ponts-cadres monolithiques se caractérisent par un comportement parasismique en généralfavorable. Ils n’ont pas les points faibles typiques des ponts-poutres tels qu’appuis, articulationsGerber, zones d’appui insuffisantes. Les dommages possibles sont dus à des déplacements desfondations ou à des torsions, ainsi qu’à des tassements des remblais de chaussée de part etd’autre du pont. Les ponts-cadres possédant des parois latérales relativement hautes peuventêtre menacés par la pression accrue du sol de la même manière que les grands murs de soutène-ment.

Les ponts à béquilles peuvent être classés sur le plan du comportement parasismique entre lesponts-poutres et les ponts-cadres.

3.4 Ponts-arc Les ponts-arc sont dotés d’une rigidité longitudinale relativement élevée et réagissent demanière sensible aux déplacements relatifs des naissances des arcs. Suite à des secousses sismi-ques, les deux fondations sont stimulées de manière asynchrone. L’allongement et le raccour-cissement cycliques de la travée de l’arc qui en résultent peut provoquer des dommages, allantde la chute des pierres en clef de voûte, comme par exemple sur la figure 3.7, jusqu’à l’effon-

Figure 3.6: Ruine à l’effort tranchant d’une pile de pont en béton armé lors du tremblement de terre de Kobe en 1995


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drement de l’arc. Pour les ponts-arc avec tablier surélevé, il y a danger d’effondrement du tabliercomme pour les ponts-poutres.

3.5 Ponts haubanésLes ponts haubanés présentent en général des formes de l’oscillation fondamentale caractériséespar des périodes de vibration relativement grandes dans les sens longitudinal et transversal. Ilspeuvent être amenés à osciller avec une grande amplitude lors de séismes importants. Cela peutconduire à la chute du tablier aux culées ou à l’endroit de joints intermédiaires. De plus, letablier peut heurter les pylônes.

Plusieurs ponts haubanés de grande envergure ont été soumis à de très importants mouvementsde terrain lors du tremblement de terre de Kobe en 1995 [SPR 95]. Ils ont résisté au séisme sansgrands dommages, avant tout parce qu’ils ont été placés, en tant qu’ouvrages particulièrementimportants, dans une classe d’ouvrage supérieure; à ce titre, ils ont été dimensionnés et cons-truits selon les concepts modernes du génie parasismique pour supporter un séisme de dimen-sionnement de l’ampleur correspondante. Dans quelques cas, il y a eu des dommages aux appuiset aux ancrages des haubans [PSC 96].

Lors du séisme de Chi-Chi à Taiwan en 1999, le premier cas mondial de dégât majeur sur unpont haubané suite à un séisme a été observé [Cha+ 04]. L’élément porteur du pont de Gi-Lulong de 240 m a heurté la culée, ce qui a provoqué des dommages majeurs; en particulier, unhauban a été détruit.

Figure 3.7: Pont-arc en pierres naturelles endommagé lors du tremblementde terre de Ceyhan dans le sud de la Turquie en 1998


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3.6 Appuis et joints de chaussée

Des dommages ont souvent été observés aux appuis fixes [Bac 90] lorsque la structure porteused’un pont est fixée dans le sens longitudinal. Le va-et-vient dans le jeu de l’appui fixe provoquedes forces de choc très importantes qui peuvent facilement endommager l’appui (figure 3.8).Des dégâts majeurs ont également été observés dans le cas d’appuis dimensionnés spécialementpour les forces sismiques horizontales sur les appuis. La figure 3.9 montre un pont-poutre à plu-sieurs travées d’un tronçon d’autoroute non encore ouvert à la circulation après le tremblementde terre d’Ombrie en Italie en 1997. La poutre continue était liée par un appui longitudinal fixeà la culée (à gauche sur la figure 3.9). Après le tremblement de terre, les tirants de Ø 50 mm ontpresque été arrachés de leur ancrage via une plaque bétonnée scellée contre la culée (à droitesur la figure 3.10).

Figure 3.8: Appui longitudinal arraché, sur la culée d’un pont-poutre, Kobe 1995

Figure 3.9: Pont-poutre avec une structure porteuse continue de 657 m de long et appui longitudinal fixe sur la culée, à gauche sur l’image (voir détail figure 3.10)


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En cas d’appui longitudinal fixe, il faut s’attendre en général à l’effondrement du tablier aprèsdestruction de l’appui longitudinal dans la phase initiale du tremblement de terre. Il faut doncprévoir, indépendamment du dimensionnement parasismique des appuis, des mesures de sécu-risation contre la chute.

Figure 3.10: Coupe longitudinale d’une culée avec appui longitudinal fixe (image de gauche). Arrachement de la plaque d’ancrage des tirants de Ø 50 mm scellée contre la paroi

arrière de la culée (image de droite), Ombrie 1997 [Wen+ 97]

Figure 3.11: Joints de chaussée endommagés après le tremblement de terre à Taiwan en 1999

Stangen Ø50

12 Dywidag Ø36

Bewehrungskorb

mit Stäben Ø26

Widerlager

Ankerplatte

mit Gummipuffer

0.4

Culée

Cage d’armature avec

barres de

tirants

Plaque d’ancrageavec joint compressible


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Si la chute du tablier peut être évitée, les dommages restent faibles. La figure 3.11 montre desjoints de chaussée et des parapets de ponts-poutres endommagés aux culées, du fait des dépla-cements horizontaux importants entre le tablier et la culée. Selon l’ampleur des dégâts, le pontpeut encore être utilisé immédiatement après un séisme (cas de gauche sur la figure 3.11), ou ilpeut être muni d’un élément adéquat, par exemple une plaque métallique provisoire, comme àdroite sur la figure 3.11.

3.7 Culées Les culées peuvent être endommagées par des tassements des fondations, du remblai arrière etde la dalle de transition. Des tassements dans la zone de transition à l’arrière des culées peuventêtre rapidement égalisés comme le montre la figure 3.12 de Boumerdès au nord de l’Algérie en2003 (Magnitude Mw = 6,7).

Les rotations de culées suite à l’augmentation des poussées des terres pendant le tremblementde terre, ou à des tassements différentiels, sont plus dangereuses. Les culées élevées, à partird’une hauteur libre d’environ 7 m, sont particulièrement vulnérables, car de petites rotationspeuvent engendrer de grands déplacements horizontaux du banc d’appui.

Des tassements et des rotations de culée permanentes peuvent également être provoqués par uneliquéfaction du sol. Les sols contenant des couches étendues de sable meuble en zone immergéesont particulièrement sensibles à la liquéfaction Le danger potentiel est d’autant plus grand quela couche susceptible de liquéfaction se trouve proche du niveau de fondation. Une fondationsur pieux jusqu’aux couches stables peut être une solution adaptée pour les piles intermédiaires,comme le montre la figure 3.13. Aux culées, une fondation sur pieux ne suffit en général pas,car le remblai derrière la culée peut s’effondrer tout de même par suite de la liquéfaction du sol.Les mesures envisageables sont le remplacement, le compactage ou le drainage des couchessensibles du sol.

Pour les ponts flottants ou à la suite de la défaillance d’un appui fixe horizontal, le choc de lapoutre contre la culée peut provoquer des dégâts [Bac 02].

Figure 3.12: Tassements faibles derrière la culée d’un pont-route à Boumerdès, Algérie, en 2003.


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3.8 Aspects géotechniquesEn plus de la liquéfaction du sol, les séismes peuvent également provoquer des glissements deterrain et des éboulements. Ce sont surtout les fondations dans les zones actives de glissementqui sont mises en danger. Lors du séisme de Chi-Chi à Taiwan en 1999 (magnitude Mw = 7,6),on a observé plus de 10'000 glissements de versants. La plupart d’entre eux ont eu lieu dans lesrégions soumises à une accélération maximale du sol supérieure à 0,15 g et sur des pentes supé-rieures à 30° [Lin +00], [SB +01]. Les règles fondamentales du paragraphe 7.2 de la norme SIA267 Géotechnique sont basées sur de telles observations; l’étude des effets de séismes sur lessols de fondation se limite en l’occurrence aux combinaisons les plus élevées des zones d’aléasismiques et des classes de sol de fondation.

Figure 3.13: Tassements généralisés causés par la liquéfaction du sol autourde la dalle de fondation sur pieu d’une pile de pont, Kobe, 1995


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Conception et dimensionnement parasismiques Office fédéral des routes

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4 Conception et dimensionnement parasismiques

4.1 Dimensionnement basé sur les déformationsLes méthodes de conception parasismique peuvent être comprises de la meilleure manière sil’on considère l’action sismique comme une déformation de la structure porteuse d’un pont. Lesfondations des piles et des culées subissent des déplacements correspondant pratiquement àl’amplitude maximale ∆s des mouvements horizontaux du sol; à cela s’ajoute, pour les pontsflottants, le déplacement d’oscillation de la structure ∆v qui est fonction de la période fondamen-tale du système du pont dans la direction considérée. Plus le pont réagit de manière souple à cetétat de déformation, plus les sollicitations internes dues au séisme sont faibles. Les réflexionssur l’état de déformation peuvent être étendues à l’excitation verticale, mais cette dernière n’estpas prise en considération ici.

Selon la norme SIA 261, le déplacement maximal du sol ∆s est égal à la valeur de calcul dudéplacement du sol ugd. Pour les sols en Suisse, cette dernière varie entre une valeur minimalede 24 mm pour la CO I avec un sol de fondation de classe A (roche consolidée) dans la zone deséisme Z1, et une valeur maximale de 242 mm pour la CO III avec un sol de fondation de classeD (dépôts non consolidés de sable fin, limon et argile d’une épaisseur supérieure à 30 m) enzone de séisme Z3b (voir tableau 6.3). Pour les ponts oscillant à période élevée, le déplacementd’oscillation ∆v atteint selon la norme SIA 261 une valeur maximale de 1,3 ugd (voirchapitre 6.6.1).

Les règles de la conception parasismique sont destinées à guider la conception d’un pont demanière à ce qu’il supporte le mieux possible cet état de déformation, c’est-à-dire que des dégâtsne surviennent que dans l’ampleur prévue et aux endroits prévus. De plus, le pont doit être lemoins sensible possible aux oscillations difficilement maîtrisables dans des modes propressupérieurs. Pour une sismicité faible à moyenne, les considérations sismiques ont peud’influence sur la conception générale d’un pont. Par contre elles sont souvent déterminantespour la conception du système d’appui longitudinal, pour le dimensionnement des piles et pourla disposition des joints de chaussée.

4.2 Conception généraleUn système porteur simple et clair pour l’absorption des forces horizontales dans les sens lon-gitudinal et transversal d’un pont offre une garantie de bon comportement parasismique. Lessollicitations dues à l’action sismique doivent être absorbées par des déformations élastiques etplastiques se limitant aux piles du pont. Permettre des déformations plastiques conduit à desdimensionnements plus économiques dès que l’action sismique est déterminante pour le dimen-sionnement. Le dimensionnement conventionnel pratiqué jusqu’ici selon la norme SIA 160 peutconduire à une surestimation significative de la qualité du comportement parasismique, card’une part on suppose implicitement une grande capacité de déformation ductile de la structure,et d’autre part des ruptures locales fragiles sont exclues, sur la base de mesures constructivespas toujours cohérentes.

Les nouvelles normes pour les structures porteuses distinguent le comportement ductile et non-ductile de la structure (voir chapitre 2.4.3). Même si l’on ne tient pas compte du fait que le com-

Office fédéral des routes Conception et dimensionnement parasismiques

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portement non-ductile conduit à un dimensionnement en général non économique dans leszones de séisme élevées, il est instamment recommandé d’utiliser pour le dimensionnementparasismique la méthode du comportement ductile, selon les normes SIA 261 et 262 pour lesconstructions en béton armé et SIA 263 pour les constructions en acier. Selon cette méthode, leszones plastiques de la structure porteuse sont choisies, à l’aide du dimensionnement en capacité,de manière à produire un mécanisme plastique adéquat, ainsi que dimensionnées et conçues surle plan constructif de façon à être suffisamment ductiles par rapport à l’action de dimensionne-ment [PP 92], [Bac 02], [DS 03]. Les autres parties sont dimensionnées de manière élastiquepour les sollicitations engendrées dans la structure porteuse lorsque les zones plastiques attei-gnent leur niveau de surrésistance (capacité). C’est ainsi que l’on peut éviter les ruines fragilesde piles décrites au chapitre 3.2.

En outre, un projet bien conçu sur le plan parasismique se caractérise par la régularité et laredondance. Il faut éviter des portées irrégulières et de grandes différences dans les rigiditéshorizontales des piliers (chapitre 4.3). Vu en plan, les forces d’inertie horizontales appliquéesau centre de gravité doivent être absorbées de la manière la plus symétrique possible. Il faut évi-ter une disposition excentrique des appuis horizontaux et les efforts de torsion autour le l’axevertical qui en résultent lors d’un séisme [Set 00].

4.3 Tabliers des pontsLors des tremblements de terre, il faut viser un comportement élastique pour le tablier d’unpont. Les structures longues et continues exemptes de joints sont en général favorables, car toutjoint intermédiaire (figure 4.1) constitue un point faible susceptible de provoquer la chute d’unélément porteur. Les articulations Gerber (figure 4.2) devraient être évitées le plus possible. S’iln’est pas possible d’y renoncer, il faut prévoir une longueur d’appui suffisante. Les poutres con-tinues à travées approximativement égales sont plus favorables que celles à travées irrégulières,pour lesquelles les modes propres d’ordre supérieur dans le sens transversal peuvent être excitésplus fortement. Les travées courtes aux extrémités peuvent subir un soulèvement des poutresaux culées, en raison d’une excitation sismique verticale. Fondamentalement, les forces sismi-ques peuvent être réduites par une construction légère, peu massive.

Figure 4.1: Les joints intermédiaires sont à éviter le plus possible


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Dans le sens longitudinal, il faut préférer un système flottant à un système fixe, car les appuishorizontaux n’ont pas tenu leurs promesses (voir chapitre 3.6). Dans le sens d’une redondance,il faut lier le plus possible de piles au tablier de manière monolithique ou avec des appuis fixes.Si deux appuis ou plus sont disposés l'un à côté de l'autre sur une pile, il faut prévoir si possibledes appuis fixes dans le sens transversal. Lors de la conception de poutres, piles, appuis et autreséléments de liaison, il faut s'efforcer d’établir dans le dimensionnement en capacité une hiérar-chie claire des résistances ultimes (voir chapitre 4.6).

Dans tous les cas, c’est-à-dire aussi en cas de système longitudinal fixe, il faut prévoir une sécu-risation contre la chute sous la forme de dimensions minimales des bancs d’appuis dans le senshorizontal, comme prescrit dans la norme SIA 261, figure 15. En effet, on doit admettre que lesappuis longitudinaux fixes seront endommagés dès la phase initiale d’un séisme, et qu’ensuitela structure porteuse pourra osciller librement. Les piles munies d’un appui longitudinal mobileavec amortisseur peuvent être activées comme sécurité supplémentaire lors de déplacementsimportants (figure 4.3).

Figure 4.2: Articulation Gerber avec longueur d’appui trop courte

Figure 4.3: Sécurisation contre la chute au moyen de butons longitudinaux sur un pont métallique à Taipeh, Taiwan


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Dans le sens transversal, les appuis fixes, existants de toute façon, suffisent en général pour unesismicité faible à moyenne. Le danger de chute latérale de la poutre de pont peut être neutralisépar une conception constructive adéquate du banc d’appui. Sont en danger les structures porteu-ses qui reposent directement sur le bord d’une pile, comme le support préfabriqué de lafigure 4.4. Des supports préfabriqués devraient être reliés entre eux au-dessus de la pile par unélément transversal. Cela permet d’éviter la chute de la poutre de pont aussi bien dans le senslongitudinal que latéral. Si la sismicité est élevée, on peut envisager des goujons pour efforttranchant comme sécurisation contre la chute dans le sens latéral (figure 4.6).

Aux culées, un appui en fourchette de la poutre de pont, entre les ailes de la culée, favorise lasécurisation contre la chute latérale.

4.4 Piles Le dimensionnement parasismique des piles est à effectuer selon la méthode de dimensionne-ment en capacité pour le mécanisme global choisi, tel que décrit dans les chapitres sur les séis-mes des normes SIA 262 et 263 [LW 03]. Pour les sollicitations dans le sens longitudinal dupont, on prévoit en général des zones plastiques en pied de piles fixes, ainsi qu’en pied et en têtedes piles liées de manière monolithique au tablier. Il faut s’assurer par des mesures constructi-ves adéquates que les sections dans les zones plastiques possèdent une capacité de rotation éle-vée pour une sollicitation plastique cyclique. Le reste des piles est dimensionné de manière élas-tique pour les sollicitations internes qui surviennent lorsque les zones plastiques ont atteint leursurrésistance (dimensionnement en capacité). Ainsi peut-on garantir que les piles ne défaillentpas prématurément, par exemple par une rupture fragile à l’effort tranchant, avant que les zonesplastiques n’aient pu développer leur pleine capacité de dissipation d’énergie lors de déforma-tions plastiques cycliques [PSC 96].

Il est très important que la capacité de déformation horizontale des piles ne soit pas affectée pardes constructions ou des dispositifs ultérieurs tels que protections contre les chocs, murs de sou-tènement, pavages de rives et autres. Sur la figure 4.5, on voit que la hauteur efficace de la pile

Figure 4.4: Joint intermédiaire sur une pile avec danger de chute longitudinale ou latérale de la poutre de bord.


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a été réduite pratiquement de moitié par le pavage massif du bord du cours d’eau. La capacitéde déformation en flexion est ainsi fortement réduite, ce qui augmente le danger de rupture àl’effort tranchant.

Pour les piles élancées, il faut considérer les influences du 2ème ordre. Une approche simple estdonnée à ce sujet dans l’Eurocode 8, 2ème partie, paragraphe 5.4 [EC 8-2]. Pour des systèmeslongitudinaux fixes se pose encore la question de la stabilité des piles si les appuis fixes sontdétruits sur les culées.

Figure 4.5: Capacité de déformation horizontale d’une pile fortement réduite par le pavage massif du bord d’un cours d’eau

Figure 4.6: Sécurisation latérale contre la chute d’une poutre continue au moyen d’un dispositif à embrèvement sur une pile

Foto vorhanden


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4.5 FondationsSelon le concept du dimensionnement en capacité, les fondations sont classées dans les partiesd’ouvrage restant élastiques. Le dimensionnement est effectué selon les surrésistance des solli-citations internes des zones plastiques dans les piles. On se reportera à ce sujet au tableau 28 dela norme SIA 261; il prescrit comme mesure que les parties non accessibles de la fondation dansle sol doivent être dotées d’une résistance ultime 30 % plus élevée que la partie de l’ouvragesus-jacente. Pour les ponts de la CO I cette mesure est conseillée, et son non respect pour lesponts des CO II et CO III n’est autorisé que dans des cas exceptionnels justifiés. Les déforma-tions non élastiques ne sont pas souhaitées dans les fondations et le sol de fondation, car ellessont difficiles à maîtriser et la réparation des dégâts potentiels est coûteuse. Grâce au dimen-sionnement en capacité, les dégâts aux ponts se limitent aux endroits plus facilement accessi-bles, c’est-à-dire aux zones plastiques des piles.

Les ponts dont les fondations reposent sur du rocher (classe de sol de fondation A) sont en géné-ral en situation favorable du point de vue parasismique. L'action sismique sur le rocher dans lesdomaines de fréquence faible à moyenne ne représente qu'un tiers environ de l'action sur solmeuble (classe de sol de fondation D) dans la même zone. La sensibilité du sol de fondation àla liquéfaction dans les couches meubles, sableuses et saturées en eau peut être estimée aumoyen du diagramme empirique de l’Annexe B de la partie 5 de l’Eurocode 8 [EC 8-5] ou aumoyen du rapport [ATC 49-1].

4.6 Appuis et joints de chausséeLe dimensionnement des appuis s’effectue également par la méthode du dimensionnement encapacité pour les forces horizontales générées dans les piles, lorsque les zones plastiques ontdéveloppé leur surrésistance. Si les appuis ne sont dimensionnés que pour la force horizontaled’un séisme, il faut s’attendre à leur défaillance prématurée, avant que les zones plastiquesn’aient pu se développer dans les piles. Il faut se souvenir à ce sujet que pour le comportementnon élastique l’action sismique est déjà réduite par un coefficient de comportement q > 1,0 dansles normes, et ceci également si l’on utilise le dimensionnement conventionnel. Mais si lesappuis, qui ne peuvent dissiper pratiquement aucune énergie, sont les éléments les plus faiblesdu système porteur, il s’ensuit une divergence entre le comportement ductile pris en comptedans les calculs et le comportement réel non ductile.

Figure 4.7: Appui caoutchouc à fort pouvoir amortisseur (à gauche) et appui muni d’éléments amortisseurs à hystérésis (à droite)[Mar 03] (photo: Alga S.p.A., Milan)


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Les appuis fixes en élastomère se sont révélés meilleurs que les dispositifs d'appuis relativementrigides, qui montrent une vulnérabilité plus grande de l'appui lui-même, de son ancrage et deson socle [YK 03], [Erd+ 03].

Pour le calcul des courses de déplacements des appuis, il faut toujours prendre en compte, enplus du déplacement d’oscillation de la structure ∆v, la part de l’excitation non synchrone ∆s[EC 8-2]. Sur les ponts de la CO III, les joints de chaussée doivent être dimensionnés aux dépla-cements dans le cadre de la vérification d’aptitude au service (chapitre 2.4). Pour cette classed’ouvrage, l’action sismique devient donc souvent déterminante. Dans les zones de séisme éle-vées, les déplacements longitudinaux induits peuvent être importants selon la classe de sol defondation. Au lieu de construire des joints de chaussée coûteux, il peut être plus économique deréduire les déplacements au moyen d’appuis amortisseurs en caoutchouc ou d’appuis avecamortisseurs à hystérésis spéciaux (figure 4.7) [Mar 03]. Une autre possibilité est d’insérer desamortisseurs aux piles avec appui mobile longitudinaux (figure 4.8), ou aux culées.

Dans le sens transversal, la plupart des joints de chaussée n’autorisent que de faibles déplace-ments, qui ne suffisent en général pas, en cas de ponts flottants transversalement, à absorber lesdéplacements latéraux importants générés par les séismes. En conséquence, il faut prévoir unappui latéral aux culées et aux joints intermédiaires des ponts de la CO III. Pour les ponts desCO I et II, des dégâts aux joints de chaussée (figure 3.11) sont acceptés, et un système flottantlatéralement est admissible.

Une liaison monolithique entre la structure porteuse et les culées, comme pour les ponts-cadresde la figure 6.1 ou les ponts à béquilles de la figure 6.2, est généralement favorable sur le planparasismique. En l’absence de joint de dilatation aux culées, il n’y a ni risque de chute du tablierni risque de dommages aux joints de chaussée dus à des déplacements différentiels importantsdans les sens longitudinal ou transversal.

Sur ou dans le pont, toute installation doit être bien assurée dans le sens horizontal. Dans la zonedes joints de chaussée, les conduites doivent être conçues en fonction des déplacements diffé-rentiels attendus dans les sens longitudinal et transversal. Pour les éléments non-porteurs,l’ordre de grandeur des efforts sismiques horizontaux et des déplacements correspondants peutêtre estimé selon la norme SIA 261. Cela concerne avant tout les installations protégées contreles chocs horizontaux de véhicules, telles que les canalisations d’évacuation des eaux et autres,car dans les autres cas les forces de choc sont déterminantes pour dimensionner les fixations.

Figure 4.8: Amortisseur inséré entre l’élément porteur du pont etla pile avec appui mobile dans le sens longitudinal


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Évaluation de la sécurité parasismique en deux phases Office fédéral des routes

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5 Évaluation de la sécurité parasismique en deux phases

5.1 MéthodologiePour la vérification parasismique des ponts-routes existants, une procédure en deux phases estproposée:

• 1ère phaseListe de contrôle avec schéma de déroulementVolume de travail < 1/2 jour par pont

• 2ème phase (éventuelle)Vérification approfondie de la sécurité parasismiqueVolume de travail 3 à 5 jours par pont.

Dans la première phase de l’évaluation, qui sera effectuée pour tous les ponts, un filtrage desponts qui sont à considérer comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique est effectuésur la base de critères simples n’engageant qu’un volume de travail minimal. Les autres pontssont provisoirement considérés comme douteux et sont soumis à une 2ème phase d’évaluation,plus approfondie, pour l’examen plus précis de leur sécurité parasismique.

La valeur indicative du volume de travail requis pour la 1ère phase, en moyenne moins d’undemi-jour par pont, dépend en grande partie de la collecte des plans, des expertises du sol defondation et d’autres documents ; cette valeur indicative ne peut être tenue que si les archivessont de qualité adéquate. Pour la 2ème phase, le volume de travail dépend fortement de la com-plexité du pont.

À la fin des évaluations des 1ère et 2ème phases, une priorité est donnée pour les mesures néces-saires sur les ponts catalogués comme insuffisants du point de vue parasismique, selon les troiscatégories suivantes:

• Mesures urgentes

• Priorité 1

• Priorité 2.

L’attribution des priorités est basée sur le degré d’insuffisance des critères quantitatifs (p. ex.sécurité contre la chute), sur le nombre et l’ampleur des lacunes relatives aux critères qualitatifs(points faibles), ainsi que sur l’importance de l’ouvrage (CO). Les mesures urgentes ne sont àpréconiser que dans des cas exceptionnels, pour des conditions de danger extrêmes.

Office fédéral des routes Évaluation de la sécurité parasismique en deux phases

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Figure 5.1: Schéma du déroulement de la 1ère phase d’évaluation de la sécurité parasismique de ponts-routes existants

oui

non

non

non

Pont-cadre ou àbéquilles?

non

oui

oui

Attributionde priorités

Sécurité contre lachute assurée?

2ème phase d‘évaluation

Attribution àune CO

Sécurité parasismiquesuffisante

non

Points faiblesparticuliers?

Pont-arc outype spécial?

non

oui

Mesuresurgentes Priorité 1 Priorité 2

CO III?

Surface du pont> 6000 m2?

oui

oui

1ère phase d‘évaluation

Hauteur desculées > 7-10 m

oui

non


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5.2 1ère phase d’évaluationLa 1ère phase d’évaluation est effectuée selon les critères séquentiels suivants:

1. Attribution à l’une des trois classes d’ouvrage (CO).

2. Le pont appartient à la classe d’ouvrage supérieure (CO III).

3. La surface du pont est supérieure à 6'000 m2.

4. Le pont est un pont-cadre ou à béquilles sans joints intermédiaires ni joint de chaussée.

5. Le pont est un pont-arc, ou un pont haubané, ou encore d’un autre type spécial.

6. La sécurité contre la chute aux culées est assurée.

7. Le pont comprend des points faibles particuliers relatifs à la vulnérabilité sismique, telsqu’articulations Gerber, joints intermédiaires sur les piles, menace de chute latérale, pontsavec rampe latérale d’accès, appuis négatifs, courbures à angle d’ouverture supérieur à 35°,biais supérieur à 45°, différences extrêmes de rigidité latérale entre piles voisines, murs deculée élevés, menace de glissement, ou encore présence d’une conduite de gaz (danger d’in-cendie).

8. Attribution de priorités pour la deuxième phase d’évaluation, si la sécurité parasismique estjugée insuffisante.

Le déroulement de la 1ère phase d’évaluation est représenté schématiquement dans la figure 5.1;la liste de contrôle correspondante, tenant sur une page A4, est donnée au chapitre 11 (AnnexeA). L’évaluation du pont est effectué sur la base d’une visite sur place et des plans. La liste decontrôle est à remplir complètement pour chaque ouvrage, on doit y adjoindre une esquisse del’ouvrage A4 ou A3. Les différents critères de la 1ère phase d’évaluation sont commentés plusen détail au chapitre 6.

5.3 2ème phase d’évaluationLa 2ème phase d’évaluation concerne uniquement les ponts qui n’ont pas été reconnus lors de la1ère phase comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique. Les vérifications de la 2ème

phase reviennent pour l’essentiel à évaluer la sécurité parasismique selon les nouvelles normesSIA 260 à 267, conjointement avec l’Eurocode 8 partie 3 [EC 8-3] et le cahier technique SIA2018 Vérification de la sécurité parasismique des bâtiments existants [SIA 2018].

Les points à examiner dans la 2ème phase sont les suivants:

• Vérification de la sécurité structurale de l’ouvrage pour la situation de projet séisme.

• Contrôle de la sécurité contre la chute dans des cas spéciaux tels qu’articulations Gerber,joints intermédiaires sur piles, ponts à rampe, forte courbure ou biais important.

• Contrôle de cas spéciaux tels que murs de culée élevées ou appuis négatifs.

• Vérification de l’aptitude au service pour la CO III.

Le déroulement de la 2ème phase d’évaluation est représenté schématiquement sur la figure 5.2.Le chapitre 7 contient des recommandations sur la procédure à suivre pour vérifier la sécuritéstructurale des ponts existants pour une situation de projet séisme donnée. Pour les ponts-pou-


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Figure 5.2: Schéma du déroulement de la 2ème phase d’évaluation de la sécurité parasismique de ponts-routes existants

αeff ≥ 0,9 Facteur deconformité αeff?

Sécurité parasismique suffisante

Priorité 2 Priorité 1Mesuresurgentes

Projet d‘assainissement parasismique

CO III: vérification del‘aptitude au service

Vérification de la sécuritécontre la chute

Vérification de lasécurité struturale

0,9 > αeff ≥ 0,4

αeff < 0,4

Proportionnalité?non

oui



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tres dans les zones sismiques Z1 et Z2, on peut renoncer à cette vérification si les conditions desécurité contre la chute dans le sens longitudinal sont remplies et que l’on peut exclure une chutelatérale du tablier sur la base de critères constructifs. Le contrôle de la sécurité contre la chuteest effectué selon une procédure analogue à celle de la 1ère phase (chapitre 6.6). Pour vérifierl’aptitude au service des ouvrages de la CO III, il faut contrôler si les mouvements dans les senslongitudinal et transversal, sous l’effet du séisme au niveau service selon les normes SIA 260 et261, peuvent être absorbés (chapitres 6.1.3 et 7.4).

La dernière étape, pour les ponts retenus lors de la 2ème phase comme insuffisamment sûrs dupoint de vue parasismique, consiste à nouveau à établir des priorités pour la suite des opérations.Le facteur de conformité αeff de la note technique SIA 2018 pour les vérifications calculées(voir figure 5.2) est particulièrement adapté à cette appréciation.

Si, pour les ponts existants les preuves de sécurité structurale et d’aptitude au service par rapportà l’action sismique ne peuvent être complètement remplies, un assainissement n’est pas requisdans chaque cas; auparavant, il faut vérifier, en appliquant raisonnablement les règles du cahiertechnique SIA 2018, le rapport de proportionnalité entre les risques et le coût des mesures, selonla procédure présentée au chapitre 7.5. Des recommandations pour les stratégies d’assainisse-ment parasismique sont données au chapitre 8. Une alternative aux mesures constructives con-siste à examiner la possibilité de placer le pont dans une classe d’ouvrage plus basse, conformé-ment aux considérations du chapitre 8.8.

5.4 Comparaison avec la méthodologie de l’OFEG pour les bâtimentsLa Centrale de coordination pour la mitigation des séismes de l’Office fédéral des eaux et de lagéologie (OFEG) a développé une procédure en trois étapes pour l’appréciation de la sécuritéparasismique des bâtiments existants, avec une intensité et une ampleur d’investigation crois-santes [SKB 02]:

• Étape 1Etablissement d’un indicateur de risque selon une liste de contrôle Volume de travail < 1 jour par bâtiment

• Étape 2Calculs simples et listes de contrôle détailléesVolume de travail 1 à 3 jours par bâtiment

• Étape 3Vérification approfondie du comportement parasismiqueVolume de travail > 1 semaine par bâtiment.

À chaque étape, les bâtiments qui présentent une sécurité parasismique suffisante sont sortis del’évaluation. L’indicateur de risque établi lors de la 1ère étape autorise une classification desbâtiments selon le risque sismique. Comme il n’y a pas de lien direct entre la méthodologie dela 1ère étape et un dimensionnement selon les normes, il n’est pas possible de définir une valeurlimite précise de l’indicateur de risque séparant les bâtiments plus ou moins sûrs du point de vueparasismique. En conséquence, la 1ère étape ne permet pas de dire de manière univoque si unbâtiment est suffisamment sûr du point de vue parasismique ou non. C’est pourquoi la 1ère étapene permet de classer que les bâtiments qui sont de toute évidence sûrs du point de vue parasis-


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mique.

La procédure en deux phases présentée ici pour les ponts repose sur la procédure en trois étapesde l’OFEG. Elle prend en outre en compte les différences importantes qu’il y a entre les pontset les bâtiments. La 1ère phase d’évaluation des ponts comprend des éléments des étapes 1 et 2de la procédure de l’OFEG. La 2ème phase d’évaluation des ponts correspond largement àl’étape 3 de l’OFEG pour les bâtiments. Comme la structure porteuse pour les efforts horizon-taux est plus facile à étudier pour les ponts que pour les bâtiments, et que l’accessibilité auxplans de génie civil correspondants est en général meilleure pour les ponts, des vérifications parun calcul simple peuvent être introduites dans la 1ère phase déjà. Cela permet une distinctionplus simple lors de la 1ère phase entre sécurité parasismique suffisante ou insuffisante.

En cas de dommages potentiels l’occupation momentanée en personnes et la valeur de rempla-cement jouent pour les ponts un rôle mineur comparé à la fonction d’élément de liaison d’unréseau routier. C’est pourquoi la différenciation des ponts sur le plan des conséquences possi-bles d’un effondrement est effectuée uniquement sur la base des trois classes d’ouvrage de lanorme SIA 261 et sur la base du critère de surface.

Critères d’évaluation de la 1ère phase Office fédéral des routes

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6 Critères d’évaluation de la 1ère phase

6.1 Attribution à une classe d’ouvrageAu début de la 1ère phase d’évaluation, le pont doit être attribué à l’une des trois classesd’ouvrage (CO). Cette attribution s’effectue dans le cadre d’une planification générale de toutesles voies de circulation, et non séparément pour chaque objet individuel. Les critères de classe-ment décrits dans les chapitres 6.1.1 et 6.1.2 servent d’aide à la décision. L’attribution à uneclasse d’ouvrages est effectuée en accord avec l’OFROU.

6.1.1 Critères de classement selon la norme SIA 261Les critères de classement dans les trois classes d’ouvrage selon la norme SIA 261 correspon-dent largement à ceux préconisés jusqu’ici par la norme SIA 160. Les critères généraux valablespour tous les ouvrages sont l’occupation moyenne par les personnes, le potentiel de dommageet la menace sur l’environnement en cas de ruine de l’ouvrage, ainsi que l’importance de ce der-nier pour la gestion de la catastrophe après un séisme. Les exemples de classement des pontsaux trois classes d’ouvrage mentionnées par la norme sont également restés les mêmesqu’auparavant:

• Classe d’ouvrage I :Ponts d’importance moindre après un séisme (p. ex. ponts pour piétons et ponts utilisés pourl’agriculture et l’exploitation des forêts, pour autant qu’ils n’enjambent pas des voies de cir-culation importantes)

• Classe d’ouvrage II :Ponts importants après un séisme, ainsi que les ponts qui enjambent des voies de circulationimportantes

• Classe d’ouvrage III :Ponts vitaux pour l’accessibilité à une région après un séisme.

6.1.2 Critères de classement pour les ponts-routes existantsLes critères de classement de la norme SIA 261 et les exigences qu’ils impliquent du point devue parasismique sont valables en premier lieu pour la construction nouvelle. Pour les ponts-routes existants, il est recommandé d’utiliser comme critère de classement complémentairel’examen de scénarios du type « Que pourrait-il arriver si ? ». comprenant en priorité la duréeacceptable de restrictions d’utilisation après un séisme important, soit:

1. Après un séisme de l’ordre de grandeur du séisme de dimensionnement pour la vérificationd’aptitude au service (période de retour de 200 ans):

• CO III : utilisation sans restriction immédiatement après le séisme

• CO I et II : utilisation restreinte possible après 1 à 2 jours d’interruption.

2. Après un séisme de l’ordre de grandeur du séisme de dimensionnement pour la vérificationde la sécurité structurale (période de retour de 475 ans):

• CO III : utilisation légèrement restreinte possible après quelques heures d’interruption

Office fédéral des routes Critères d’évaluation de la 1ère phase

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• CO II : utilisation restreinte possible après 2 à 3 jours d’interruption

• CO I : utilisation restreinte possible après 1 à 3 semaines d’interruption.

Il en découle a priori les recommandations suivantes pour le classement de ponts-routes exis-tants aux trois classes d’ouvrage:

• CO III : ponts d’autoroute sans itinéraire de remplacement acceptable,ponts faisant partie des voies d’accès aux équipements du réseau vital (lifeline) de la CO III,ponts importants pour l’accès à une région après un séisme, sans itinéraire de remplacement acceptable

• CO II : ponts d’autoroute en cas d’itinéraire de remplacement acceptable,ponts-routes enjambant des voies de circulation de la CO III ou CO II

• CO I : les autres ponts.

Les exigences du dimensionnement parasismique des ponts de la classe d’ouvrage supérieure(CO III) sont relativement sévères. Afin que le pont reste utilisable sans restriction, pratique-ment aucun dommage n’est toléré. L’action sismique est en général déterminante pour la con-ception des joints de chaussée dans la CO III. Les ponts routiers existants ne satisfont souventpas aux exigences de la CO III. Une attribution à la CO III ne doit donc être effectuée que dansles cas où le but du dimensionnement, à savoir la possibilité d’utilisation sans restriction, estvraiment impératif, p. ex. sur le parcours d’une route d’accès à un hôpital d’urgence de la COIII. La capacité des routes de remplacement est à prendre en considération, en particulier pourles autoroutes à 6 pistes ou plus, avec une charge de trafic correspondante.

6.1.3 Conséquences pour le dimensionnement Pour la vérification de la sécurité structurale, la classe d’ouvrage détermine l’ampleur du séismede dimensionnement. Pour la CO III, une vérification d’aptitude au service est en outre exigée(tableau 6.1). L’obligation d’intervenir sur les fondations (résistance ultime de 30% supérieurepour les parties non accessibles des fondations) est de plus échelonnée selon la classed’ouvrage.

Selon la norme SIA 261, la différentiation de la vérification de la sécurité structurale selon laclasse d’ouvrage s’effectue maintenant au moyen du facteur d’importance γf qui apparaît

CO I CO II CO III

Facteur d’importance γf 1,0 1,2 1,4

Période de retour du séisme de dimensionnement pour la vérification de la sécurité structurale

475 ans 800 ans 1200 ans

Facteur de réduction pour la vérification de l’aptitude au service

vérification non requise


0,5

Période de retour du séisme de dimensionnement pour la vérification de l’aptitude au service



200 ans

Tableau 6.1: Facteur d’importance γf et période de retour du séisme de dimensionnement en fonction de la classe d’ouvrage (CO)


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comme un facteur de multiplication dans le spectre de dimensionnement et dans la valeur decalcul du déplacement du sol. Ce ne sont plus, comme auparavant dans la norme SIA 160, lesdégâts attribués au séisme de dimensionnement qui sont classifiés, mais l’ampleur de ce dernier,et ceci au moyen du facteur d’importance, soit avec γf = 1,0 pour la CO I, γf = 1,2 pour la CO IIet γf = 1,4 pour la CO III. Cette classification peut aussi être comprise comme une augmentationde la période de retour du séisme de dimensionnement, allant de 475 ans pour la CO I à environ800 ans pour la CO II et à 1200 ans pour la CO III (tableau 6.1). Pour les vérifications par lecalcul, les différences entre les normes SIA 160 et 261 restent en réalité faibles, car auparavantil y avait également une subdivision du coefficient de déformation K pour les classes d’ouvrageselon un ordre de grandeur semblable à celle appliquée maintenant avec le facteur d’impor-tance γf.

Par contre, à la différence d’avec la norme SIA 160, la vérification de l’aptitude au service n’estplus à effectuer avec la même valeur de calcul que pour la sécurité structurale, mais seulementavec la moitié (facteur de réduction 0,5 dans le tableau 6.1). Il faut remarquer à ce sujet que ladivision par 2 s’applique à une valeur de 1,4 fois la valeur de référence, car pour la CO III unfacteur d’importance de γf = 1,4 est à prendre en compte. Cela signifie que la vérification del’aptitude au service se fait en réalité pour une valeur de 0,7 fois la valeur de référence du séismede dimensionnement (voir équation (260.23) dans [SIA 260]). Il s’ensuit une réduction de lapériode de retour à environ 200 ans pour le séisme de dimensionnement de l’aptitude au service.

6.2 Classe d’ouvrage IIIAprès leur attribution à une classe d’ouvrage, les ponts de la classe d’ouvrage supérieure (COIII) sont renvoyés, par le premier critère de la première phase d’évaluation, à la deuxième phase,pour un contrôle plus poussé de leur sécurité parasismique. Comme pour les ponts existants, lescourses des joints de chaussée et des appuis n’ont souvent pas été dimensionnées pour lesséismes; on doit a priori admettre que les ponts de la CO III ne remplissent pas les exigences del’aptitude au service. La vérification correspondante est trop lourde pour l’évaluation rapide dela première phase, c’est pourquoi les ponts de la CO III sont directement renvoyés à la deuxièmephase d’évaluation, qui permet en même temps de vérifier la sécurité structurale.

Figure 6.1: Lors de l’évaluation de la 1ère phase les ponts-cadres monolithiques encastrés dans le sol sont classés comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique


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6.3 Surface des ponts Selon le deuxième critère de la première phase d’évaluation, les ponts possédant une surface deplus de 6'000 m2 sont renvoyés à la 2ème phase d’évaluation pour un examen plus approfondide leur sécurité parasismique. La surface des ponts a une grande influence sur l’étendue poten-tielle des dégâts en cas de chute. Plus la surface du pont est grande plus grand est le nombre depersonnes sur, sous ou à côté du pont qui pourraient être touchées en cas de chute. La valeurd’un pont dépend aussi en premier lieu de sa surface. Ces considérations sur le risque sont des-tinées à empêcher que des ponts particulièrement grands de la CO I ou II soient jugés suffisam-ment sûrs du point de vue parasismique uniquement sur la base des critères relativement super-ficiels de la première phase.

6.4 Ponts-cadres et ponts à béquillesSelon le troisième critère de la 1ère phase d’évaluation, les ponts-cadres et les ponts à béquillesencastrés dans le sol sont classés comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique. Ceci àla condition qu’il s’agisse de ponts monolithiques simples, sans joints, appuis ou autres (figures6.1 et 6.2). Un aspect également typique de ces ponts est qu’ils n’ont pas de véritable joint dechaussée aux culées. A la place, il peut y avoir un simple raccordement. Pour ce type de pont, ilfaut s’attendre, lors des séismes importants, à de légers tassements des remblais aux extrémités,qui toutefois ne limitent que faiblement la possibilité d’utilisation.

Le type de pont décrit dans [BM 03] comme «pont classique à béquilles en V sans culée» estégalement considéré comme un pont à béquille et classé lors de la 1ère phase comme suffisam-ment sûr du point de vue parasismique pour autant qu’il s’agisse d’un pont monolithique. Cetype de pont est fréquent au-dessus des autoroutes (figure 6.2). Pour ce type de pont, le pro-blème pourrait venir du cisaillement à la jonction du tablier et des béquilles des contre-fichestendues enterrées aux extrémités. Cependant, la capacité de ces tirants peut en général êtreadmise comme suffisante pour les déplacements du sol attendus.

Les ponts-cadres ou à béquilles particulièrement hauts, avec une hauteur libre supérieure à 7 mdans les zones Z3a et Z3b, supérieure à 8 m dans la zone Z2 et supérieure à 10 m dans la zoneZ1, sont concernés par le 6ème critère «points faibles particuliers» et ne doivent pas être classésici comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique (voir chapitre 6.7).

Figure 6.2: Lors de l’évaluation de la 1ère phase les pont monolithiques à béquilles encastrés dans le sol sont classés comme suffisamment sûrs du point de vue parasismique


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6.5 Ponts-arc et ponts haubanésLes ponts-arcs et les ponts haubanés, ainsi que d’autres types spéciaux de ponts, sont sélection-nés par le 4ème critère et renvoyés sans examen complémentaire à la 2ème phase d’évaluation.Les critères restants de la 1ère phase (chapitres 6.6 et 6.7) ne concernent que les ponts-poutres.

6.6 Sécurisation des ponts-poutres contre la chuteLe 5ème critère de la 1ère phase d’évaluation permet de contrôler quantitativement, sur la basedes chapitres 6.6.1 et 6.6.2, la sécurité contre la chute dans le sens longitudinal aux culées desponts-poutres continus sans joint intermédiaire ou des ponts à une seule travée. Les équationscorrespondantes (6.1), (6.2) et (6.3) sont basées sur la dernière version (2004) du chapitre surles ponts des Eurocodes 8 [EC 8-2]. Elles diffèrent des équations du paragraphe 16.4.4 de lanorme SIA 261, qui correspondent à une version antérieure (2003) des Eurocodes 8. La diffé-rence consiste en la proportion prise en compte de la variation spatiale de l’excitation sismique,qui augmente plus fortement avec la longueur du pont. Les valeurs minimales et maximalespour le dimensionnement des banc d’appuis restent inchangées.

Les valeurs effectives de la dimension des bancs d’appuis aux culées, ai,eff et bi,eff sont à reportersur l’esquisse de la liste de contrôle de la 1ère phase d’évaluation (voir figure 6.3 et Annexe A).Il faut ensuite déterminer le facteur de conformité pour la sécurité contre la chute (la plus petitevaleur du rapport bi,eff / bi,nécess aux culées), et le reporter dans la liste de contrôle. Le facteurde conformité est utilisé pour l’attribution des priorités à la fin de la 1ère phase d’évaluation.

Les ponts-poutres avec joint intermédiaire ne doivent pas être examinés ici plus avant. Ils sontdirectement renvoyés à la 2ème phase d’évaluation, car ils nécessitent un examen plus appro-fondi; en outre ils présentent souvent des zones d’appui trop courtes.

6.6.1 Ponts flottantsIl faut examiner aux deux culées des ponts-flottants si la dimension minimale b2 du bancd’appui est respectée, selon l’équation (6.1) et la figure 6.3. La longueur l correspond à la dis-tance entre la culée considérée et le point fixe du pont flottant (point théorique de mouvementnul sous l’effet thermique). Si la position du point fixe ne peut pas être estimée rapidement, onprendra pour l la distance totale entre les deux culées, comme pour un pont avec appui fixe. Uncalcul détaillé de la position précise du point fixe n’est en aucun cas à effectuer dans le cadre dela 1ère phase.

Figure 6.3: Dimensions minimales des appuis aux culées pour garantir la sécurité contre la chute de tabliers de ponts [SIA 261]


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A partir d’une distance supérieure à la longueur lg, le mouvement du sol peut être considérécomme complètement non-corrélé; cela signifie que la culée peut se déplacer de 2 ugd au maxi-mum par rapport aux fondations des piles. La longueur lg varie entre 300 m et 600 m en fonctionde la classe de sol de fondation (tableau 6.2).

(6.1)

Dans le membre droit de l’équation (6.1), le terme 0,2 m représente la valeur de longueur dechevauchement définie comme minimale pour éviter la chute du tablier. Le terme 1,3 ugd repré-sente le déplacement maximal ∆v d’oscillation de la structure porteuse par rapport aux fonda-tions des piles. Le terme (2l/lg)ugd prend en compte le déplacement différentiel entre les culéeset les fondations des piles.

Le déplacement maximal du sol, à savoir la valeur de calcul du déplacement du sol ugd, estdonné au paragraphe 16.2.4.3 de la norme SIA 261 en fonction du facteur d’importance, de lavaleur de calcul de l’accélération du sol et des paramètres du spectre de réponse élastique (équa-tion 34 de la norme SIA 261). Le tableau 6.3 fournit les valeurs calculées pour la CO I (γf = 1,0);ces valeurs doivent être multipliées par γf = 1,2 pour la CO II, et par γf = 1,4 pour la CO III.

Le terme 1,3 dans l’équation (6.1) correspond au facteur d’amplification du spectre de déplace-ment, c’est-à-dire au rapport entre le plus grand déplacement spectral et le déplacement du sol.La valeur maximale du déplacement spectral du spectre de dimensionnement élastique Sud estdéfinie dans le cahier technique SIA 2018, paragraphe 5.3.2, équation (6), pour l’action sismi-que à considérer dans la méthode de vérification basée sur les déformations. Le rapport entre lavaleur maximale du spectre de déplacement et la valeur de calcul du déplacement du sol donnele facteur d’amplification du spectre de déplacement Sud /ugd = 0,063/0,05 = 1,26, soit 1,3 enarrondi comme utilisé dans l’équation (6.1).

La largeur b2 du banc d’appui dans l’équation (6.1) ne doit pas être prévue plus grande que0,2 m + 3,3 ugd. La part 3,3 ugd est composée de la valeur maximale du déplacement spectral dutablier par rapport aux fondations des piles, 1,3 ugd mentionnée plus haut, et de deux fois ledéplacement maximal du sol 1,0 ugd pour le déplacement maximal des culées et des fondationsdes piles.

6.6.2 Ponts avec appui fixeComme les appuis fixes sont souvent endommagés ou détruits déjà lors de la phase initiale d’unséisme, il y a danger que le système d’appui longitudinal fixe se transforme en système flottantavec frottements, ce qui peut entraîner la chute des éléments porteurs. C’est pourquoi il estnécessaire de contrôler la sécurité contre la chute également pour les appuis fixes, selon leséquations (6.2) et (6.3), ainsi que selon la figure 6.3. La longueur l correspond à la distance entreles deux culées (longueur du pont). Comme pour les ponts flottants, la longueur lg peut être tirée

Classe de sol de fondation A B C D E

Longueur lg 600 m 500 m 400 m 300 m 500 m

Tableau 6.2: Longueur lg pour la sécurisation contre la chute, en fonction de la classe de sol de fondation

b2 0 2 m 1 3, 2llg-----+

ugd 0 2 m, 3 3,+≤ ugd+,≥


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du tableau 6.2 en fonction de la classe de sol de fondation.

(6.2)

(6.3)

Le membre droit des équations (6.2) et (6.3) se compose de la longueur minimale de chevau-chement 0,2 m, ainsi que de l’espace libre ai sur la culée opposée et du déplacement différentielmaximal entre les deux culées. Ce dernier peut atteindre au plus le double du déplacement maxi-mal du sol, soit 2 ugd, si les deux culées se déplacent simultanément de ugd chacune, longitudi-nalement et dans le sens opposé.

6.7 Points faibles du point de vue parasismiqueLe dernier critère de la 1ère phase d’évaluation parasismique des ponts est consacré aux pointsfaibles qui se sont avérés particulièrement critiques lors de précédents tremblements de terre[Pez+ 93] [Thi 01]. Si un pont présente l’un au moins des points faibles suivants, il est classécomme insuffisamment sûr du point de vue parasismique, et renvoyé à la 2ème phased’évaluation:

• Articulation Gerber (figure 4.2)

• Joint intermédiaire sur pile (figure 4.1)

• Menace particulièrement élevée de chute latérale des poutres (figure 4.4)

• Présence de rampe d’accès

• Appuis négatifs (p. ex. aux culées)

Classe de sol de fondation Zone Z1 Zone Z2 Zone Z3a Zone Z3b

A Roches dures (p.ex. granite, gneiss, quartzite, calcaire siliceux, calcaire) ou roches tendres (p. ex. grès, conglomérats, marnes du Jura) sous une couverture maximale de 5 m de sol meuble.

2 cm 4 cm 5 cm 6 cm

B Dépôts de graviers et sables cimentés à grande échelle et/ou roche meuble compactée d’une épaisseur de plus de 30 m

4 cm 6 cm 8 cm 10 cm

C Dépôts de graviers et sables consolidés et non cimentés et/ou matériau morainique, d’une épaisseur de plus de 30 m


D Dépôts de sables fins, silts ou argiles non conso-lidés, d’une épaisseur de plus de 30 m 6 cm 11 cm 14 cm 17 cm

E Couche alluviale superficielle des classes de sol de fondation C ou D d’une épaisseur comprise entre 5 et 30 m surmontant une couche plus rigide des classes de sol de fondation A ou B


Tableau 6.3: Valeur de calcul ugd du déplacement du sol pour la CO I (γf = 1,0) en fonction de la classe de sol de fondation et de la zone de séisme

b1 0 2 m a22llg-----ugd 0 2 m, a2 2+ +≤ ugd+ +,≥

b2 0 2 m a12llg-----ugd 0 2 m, a1 2+ +≤ ugd+ +,≥


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• Courbure, en plan, avec angle ouvert supérieur à 35°

• Biais de plus de 45°, en plan

• Différence extrême de rigidité transversale de piles voisines (p. ex. pile très épaisse entredes piles élancées)

• Paroi de culée avec hauteur libre de plus de 7 m en zones Z3a et Z3b, de plus de 8 m en zoneZ2 et de plus de 10 m en zone Z1

• Fondations ou piles menacées par des glissements de terrain

• Présence de conduites de gaz dans la structure porteuse.

Les aspects quantitatifs mentionnés ci-dessus doivent être appliquées avec une certaine sou-plesse. Si par exemple le dimensionnement des appuis d’un pont possédant un biais de plus de45° est conçu de manière à exclure une chute longitudinale ou latérale, alors le biais ne doit pasêtre considéré comme point faible.

Critères de la 2ème phase d’évaluation Office fédéral des routes

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7 Critères de la 2ème phase d’évaluationLors de la 2ème phase d’évaluation, la sécurité structurale est contrôlée dans les sens longitudi-nal et transversal pour la situation de projet séisme. Cela peut se faire par la méthode tradition-nelle basée sur les forces ou par la méthode basée sur les déformations. On peut se passer de lavérification de la sécurité structurale pour les ponts de la CO I dans les zones sismiques Z1 etZ2, si les conditions de sécurité contre la chute dans le sens longitudinal sont pleinement rem-plies, et que l’on peut exclure sur la base de critères constructifs une chute latérale des poutres.

7.1 Vérification basée sur les forcesLa vérification basée sur les forces correspond à la méthode décrite dans les normes SIA, res-pectivement 261 et 262 pour le béton armé et 263 pour les constructions en acier. L’action sis-mique est donnée par le spectre de dimensionnement, où comme pour la vérification basée surles déformations la valeur minimale du spectre ne doit pas être prise en compte pour les grandespériodes d’oscillation (0,1γf agd /g selon l’équation (33) de la norme SIA 261). Par contre il fautporter une attention particulière aux influences de 2ème ordre (grands déplacements) pour leslongues périodes d’oscillation.

Pour le calcul des périodes d’oscillation significatives il faut utiliser un modèle structural simpledu pont, avec des rigidités moyennes jusqu’au début de l’écoulement (paragraphes 16.5.2.2 et16.5.5.2 de la norme SIA 261). Si l’on prend simplement en compte la rigidité des sections debéton non fissurées, on obtient en général des forces sismiques de remplacement trop élevées,car les périodes d’oscillation effectives des ponts tenant compte de la formation de fissures tom-bent typiquement dans la branche descendante du spectre de dimensionnement.

La première étape du contrôle consiste à déterminer les zones plastiques de la structure porteusequi résultent d’une force de remplacement horizontale pour un coefficient de comportementq = 1,0. Si dans ces zones plastiques les exigences constructives pour un comportement ductilesont satisfaites selon les normes SIA 262 et 263, les coefficients de comportement q pour uncomportement ductile peuvent être insérés dans le calcul, pour autant que l’on puisse exclureune ruine fragile par effort tranchant. Sinon il faut admettre, selon la norme SIA 262, un com-portement non-ductile avec q = 1,5 ou q = 2,0 selon l’acier d’armature.

La sécurité structurale des appuis est également à vérifier. Le problème de la hiérarchie desrésistances ultimes entre appuis et piles dans le dimensionnement basé sur les forces avec uncoefficient de comportement supérieur à 1,0 peut être résolu plus facilement avec la vérificationbasée sur les déformations.

7.2 Vérification basée sur les déformationsSi la sécurité structurale ne peut être vérifiée par le calcul basé sur les forces pour le séisme dedimensionnement, la vérification basée sur les déformations permet de mieux tirer profit de lacapacité de déformation de la structure effectivement disponible pour apporter la preuve de sasécurité structurale. Avec cette méthode, on calcule la capacité de déformation dans les zonesplastiques en se basant sur les dispositions constructives effectives de la section et de l’arma-ture, ainsi que sur les rapports de sollicitation et les propriétés des matériaux, au lieu de l’estimersimplement globalement au moyen d’un coefficient de comportement.

Office fédéral des routes Critères de la 2ème phase d’évaluation

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Les étapes successives de la vérification de piles en béton armé basée sur les déformations peu-vent se résumer comme suit [SIA 261-1], [EC 8-3]:

1. Calcul d’une courbe force-déplacement (courbe de capacité) pour une action horizontale auniveau du tablier, jusqu’à ce que soit atteinte pour la première fois la courbure de ruptured’une zone plastique (voir figure 1 du cahier technique SIA 2018). L’inclinaison maximalede la pile, respectivement les courbures de rupture maximales des sections, peuvent être dé-terminées à l’aide du chapitre 6 Capacité portante des constructions en béton du cahiertechnique SIA 2018. Le comportement des appuis est à intégrer dans la courbe force-dépla-cement.

2. Le spectre de réponse élastique de l’accélération pour un amortissement de 5 %, selon lanorme SIA 261, est transformé en un spectre de déplacement multiplié par le facteur d’im-portance. Il en résulte ce que l’on appelle le spectre de dimensionnement élastique du dé-placement selon le cahier technique SIA 2018.

3. A l’aide du spectre de déplacement on calcule les déplacements cible horizontaux des dif-férentes piles du pont.

4. Si la capacité de déformation calculée au point 1 est plus grande que le déplacement cible,alors la vérification de la sécurité structurale est satisfaite. Cela signifie que dans la courbeforce-déplacement du point 1 la courbure de rupture n’a encore été dépassée dans aucunedes zones plastiques pour un déplacement horizontal égal au déplacement cible.

Une description détaillée de la procédure basée sur les déformations est donnée dans la docu-mentation SIA D 0211 [Daz 05], [Vog 05], [Wen 05].

7.3 Sécurité contre la chuteLa vérification de la sécurité contre la chute aux articulations Gerber, aux joints intermédiairessur les piles et aux culées s’effectue fondamentalement selon les mêmes règles que pour lesponts-poutres simples (voir chapitre 6.6). Pour les ponts courbes et les ponts biais, il faut encoretenir compte de la rotation du pont autour de l’axe vertical.

Si le déplacement horizontal possible du tablier n’est pas limité par une butée massive, commepar exemple un mur de culée, la valeur de dimensionnement du déplacement dû au séisme est àmajorer d’un facteur d’amplification γIS = 1,5, par analogie aux dispositions pour l’isolation sis-mique selon [EC 8-2].

7.4 Aptitude au servicePour les ponts de la CO III, il est nécessaire de calculer les déplacements des joints de chausséeet des appuis pour le séisme de vérification de l’aptitude au service, dans les sens longitudinalet transversal (voir chapitre 6.1.3). Le calcul des déplacements dus à la déformation de la struc-ture se fait avec un coefficient de comportement de q = 1,0. Sinon il faut convertir les déplace-ments obtenus selon l’équation (47) de la norme SIA 261. Pour calculer la rigidité du modèlestructural, il faut prendre des valeurs moyennes jusqu’à une sollicitation correspondant auniveau du séisme de vérification de l’aptitude au service. À ce déplacement dû à la déformationde la structure s’ajoute encore le déplacement du sol suite à une excitation sismique non syn-

Critères de la 2ème phase d’évaluation Office fédéral des routes

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chrone. Le déplacement du sol peut être estimé avec les équations (6.1), (6.2) et (6.3) de lamême manière que pour la sécurisation contre la chute.

7.5 Appréciation de la proportionnalitéPour l’évaluation de la proportionnalité de mesures d’assainissement, il faut d’abord déterminerle facteur de conformité αeff selon le paragraphe 9.1.2 du cahier technique SIA 2018. Si les preu-ves de sécurité structurale et d’aptitude au service pour l’action sismique ne peuvent être appor-tées pour un pont donné (αeff < 1), un assainissement n’est pas nécessaire dans tous les cas. Demanière analogue à ce qui est décrit pour les bâtiments dans le cahier technique SIA 2018, unecertaine tolérance par rapport aux normes exigées pour les nouveaux ponts peut être acceptéepour les ponts existants. Il faut considérer dans ce cas la durée d’utilisation restante et le rapport,dit de proportionnalité, entre les coûts d’un assainissement et la réduction des risques obtenue.Comme le maintien en fonction des voies de trafic est important pour les ponts, en plus du risqueindividuel en cas de chute, le rapport de proportionnalité de mesures d’assainissement doit êtreévalué sur la base des valeurs-seuil supérieures du facteur de conformité pour la CO III donnéesdans le cahier technique SIA 2018 (voir figure 7.1). Il faut en outre noter que lors de l’évaluationavec la méthode basée sur les déformations, un sous-dimensionnement est à apprécier demanière plus critique, car les réserves habituelles de la méthode basée sur les forces ont déjà étéutilisées.

À partir d’un facteur de conformité αeff ≥ 0,9, aucune mesure n’est à recommander et l’état exis-tant peut être accepté comme suffisamment sûr du point de vue parasismique. Dans la fourchette0,9 > αeff ≥ 0,4, la mise en œuvre d’un projet d’assainissement avec évaluation subséquente durapport de proportionnalité peut être placée en 2ème priorité (voir figure 5.2). Si αeff < 0,4, leprojet d’assainissement doit être mis en oeuvre en 1ère priorité. Dans ce cas, des mesuresd’assainissement sont en général également requises.

Figure 7.1: Valeurs indicatives du facteur de conformité αeff en fonction de la durée d’utilisation restante d’un ouvrage [SIA 2018]

Intervention nécessaire

Appréciation de la proportionnalité

Intervention non recommandée

Office fédéral des routes Critères de la 2ème phase d’évaluation

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Stratégies d’assainissement parasismique Office fédéral des routes

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8 Stratégies d’assainissement parasismique

8.1 Particularités de l'assainissement parasismiqueComme la qualité du comportement parasismique d’un ouvrage peut être considérée pourl’essentiel comme le produit de la ductilité et de la résistance ultime, il faut tenir compte, lorsde l'assainissement parasismique, de quelques particularités qui le distinguent du renforcementpour des charges statiques:

• Un simple renforcement de la structure peut influencer négativement la sécurité parasismi-que, car l’augmentation de la résistance ultime réduit souvent la ductilité et augmente la ri-gidité.

• L’augmentation de la capacité de déformation plastique (ductilité) améliore la sécurité pa-rasismique dans tous les cas.

• La sécurité parasismique peut également être améliorée par un affaiblissement de la struc-ture lié à une augmentation de la ductilité ou à une réduction de la rigidité.

Les stratégies d’assainissement parasismique envisageables sont présentées, en ce qui concerneleur principe, dans les chapitres 8.2 à 8.8.

8.2 Augmentation de la résistance ultime Une augmentation de la résistance ultime sans prise en considération des particularités du com-portement sismique conduit souvent à une réduction de la ductilité existante. La figure 8.1 mon-tre différentes stratégies d’assainissement, dans un diagramme résistance ultime – ductilité,comparativement aux exigences de la vérification de la sécurité structurale. Par suite de laréduction de la ductilité, la résistance ultime doit, pour la stratégie 1, être augmentée beaucoupplus fortement que par exemple pour la stratégie 2, où la ductilité est augmentée simultanément.

Figure 8.1: Stratégies d’assainissement parasismique représentées dans le diagramme résistance ultime – ductilité

Résistance ultime

Ductilité

Ouvrage à assainir

Etat limite de la sécurité structurale

Sécurité parasismique insuffisante

Stratégie 1

Stratégie 2

Stratégie 3

1

Office fédéral des routes Stratégies d’assainissement parasismique

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Dans le diagramme résistance ultime - ductilité (figure 8.1), la limite entre sécurité parasis-mique suffisante et insuffisante suit une courbe définie par l’équation: résistance ultime foisductilité égale une constante.

Un exemple typique de la stratégie 2 est le chemisage parasismique de piles en béton armé: avecune légère augmentation de la résistance ultime, la capacité de déformation plastique des rotulesest améliorée, avec, simultanément, une amélioration de la résistance à l’effort tranchant quiprévient une rupture fragile au cisaillement.

8.3 Augmentation de la ductilitéL’augmentation de la ductilité est pratiquement toujours liée à une augmentation de la résis-tance ultime (stratégie 2 de la figure 8.1). Il est aussi envisageable d’augmenter la ductilitésimultanément avec une réduction de la résistance ultime (stratégie 3 de la figure 8.1), en sup-priment par exemple un élément de type fragile. L’augmentation de la ductilité améliore le com-portement parasismique, pour autant que la résistance ultime ne soit pas réduite dans une mêmeproportion.

8.4 Modification de la rigiditéLa rigidité d’une structure soumise à des efforts horizontaux conditionne de manière significa-tive le comportement dynamique et par là l’ampleur de la sollicitation d’origine sismique.Comme la période d’oscillation fondamentale des ponts se situe en général dans la branche des-cendante du spectre de réponse, soit dans le domaine des longues périodes, une réduction de larigidité engendre aussi une réduction de la résistance ultime nécessaire. Dans le diagrammerésistance ultime – rigidité, la limite entre sécurité parasismique suffisante et insuffisante suitune courbe ayant la forme du spectre de réponse élastique (figure 8.2).

Figure 8.2: Stratégies d’assainissement parasismique représentées dans le diagramme résistance ultime – période

fondamentale pour différentes rigidités

Résistance ultime

Période fondamentale

Ouvrageà assainir

Etat limite de la sécurité structurale


Stratégie 4Stratégie 5

Stratégie 6

Stratégies d’assainissement parasismique Office fédéral des routes

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Avec la stratégie 4, la résistance ultime initialement trop faible peut être ramenée à un niveausuffisant grâce à une réduction de la rigidité (figure 8.2). Parallèlement, les déformations d’ori-gine sismique croissent avec la réduction de la rigidité, si bien que le critère d’aptitude au ser-vice peut devenir déterminant. Des exemples pratiques de la stratégie 4 illustrés par la figure 8.2sont l’isolation sismique de tabliers de pont au moyen d’appuis horizontaux mous ou le passaged’un système fixe à un système flottant. Le remplacement d’appuis à pot sur des piles relative-ment rigides par des appuis normaux en caoutchouc peut déjà fournir une réduction suffisantede la rigidité.

La stratégie 5 de la figure 8.2 correspond à une rigidification dans le domaine de périodes duspectre de réponse correspondant à l’accélération maximale du sol. Elle est fermement à décon-seiller, car dans la phase initiale d’une action sismique, lors d’un début de dommage, la rigiditéde la structure porteuse diminue et la période fondamentale augmente. La conséquence d’uneaugmentation de la période sera une augmentation des efforts de l’action sismique, occasion-nant des dommages accrus. Un exemple pratique de la stratégie 5 serait le passage d’un systèmeflottant à un système fixe (voir chapitre 6.6.2).

La stratégie 6 correspond à une rigidification à partir du domaine des longues périodes, au-des-sous de la période-limite de 2 s du domaine de déplacement spectral constant; cette stratégiepermet d’améliorer de manière générale l’aptitude au service (CO III), car elle réduit le besoinde déplacement.

8.5 Augmentation de l’amortissementLorsque les déformations dues à un séisme deviennent trop grandes, elles peuvent être réduitespar un amortissement accru (stratégie 7, figure 8.3). L’augmentation de l’amortissement peutêtre obtenu par exemple par l’installation d’appuis caoutchouc à fort pouvoir amortisseur(figure 4.7) ou d’éléments amortisseurs spéciaux (figure 4.8).

Figure 8.3: Stratégies d’assainissement représentées dans le diagramme résistanceultime – période fondamentale pour différents amortissements

Résistance ultime

Période fondamentale

Ouvrageà assainir

Etat limite de la sécurité structurale pour un amortissment normal


Etat limite de la sécurité structurale pour un amortissment augmenté

Strategie 7

Office fédéral des routes Stratégies d’assainissement parasismique

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8.6 Amélioration de la sécurisation contre la chuteUne amélioration de la sécurisation contre la chute du tablier peut être obtenue par exempleavec les mesures suivantes:

• Elargissement du banc d’appui (variable bi de la figure 6.3)

• Réduction de l’espace libre entre la poutre de pont et la culée par insertion d’incorporés, parexemple tampons (variable ai de la figure 6.3)

• Liaison monolithique entre tablier et culée

• Clavage d’articulations Gerber et de joints intermédiaires en poutre monolithique continue

• Liaison aux articulations Gerber et aux joints intermédiaires par des tirants (passifs ou précontraints) [DF 01]

• Installation de butons longitudinaux (figure 4.3)

• Réalisation d’embrèvements entre le tablier et les piles ou les culées (figure 4.6).

8.7 Amélioration de l’aptitude au servicePour améliorer l’aptitude au service des ponts de la CO III, la course des appuis et plus particu-lièrement le souffle des joints de chaussée peut être augmenté du côté «résistance». Du côtéactions, les déplacements déterminants peuvent être réduits par une augmentation de la rigiditéselon la stratégie 6 ou de l’amortissement selon la stratégie 7. Une modification de la ductilitén’a aucune influence sur les déplacements, car selon le principe des déplacements égaux[Bac 02], les déplacements maximaux d’une structure avec une rigidité élastique donnée sontindépendants de la ductilité.

8.8 DéclassementLes exigences pour la sécurité parasismique peuvent être réduites par la classification d’unouvrage dans une classe inférieure (de CO III à CO II, ou de CO II à CO I). Un déclassementest particulièrement intéressant lorsqu’il permet d’éviter des travaux d’assainissement. Ledéclassement dans une classe d’ouvrage inférieure ne peut être effectué que si les limitationsd’utilisation qui lui sont liées peuvent être acceptées. Dans ce cas elles doivent être clairementspécifiées dans le dossier d’ouvrage, et les dispositions nécessaires pour leur mise en oeuvredoivent être prises conséquemment.

Comme exemple possible de déclassement, citons les petits ponts de routes secondaires quienjambent une autoroute classée en CO II. A priori, ces ponts sont également à classer en CO II(voir chapitre 6.1.2). Dans certains cas, une attribution à la CO I pourrait aussi être acceptée.

Glossaire Office fédéral des routes

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9 Glossaire

Aléa sismiqueVariable indiquant la probabilité d’occurrence d’un séisme d’une intensité atteinte ou dépassée en un lieudonné.

Aptitude au serviceAptitude d’une structure porteuse et de ses éléments de construction à garantir la fonction et l’aspect d’unouvrage, ainsi que le confort des ses utilisateur dans le cadre des limites de service.

Assainissement parasismiqueAmélioration de la sécurité aux séismes d’un ouvrage existant par des mesures constructives.

Capacité de déformationDéformation élastique et plastique d’un élément de construction sans réduction significative de la résis-tance ultime.

Classe d’ouvrageSubdivision, selon la norme SIA 261, des ouvrages en trois classes d’ouvrage (CO) présentant un degré deprotection différent lors du dimensionnement parasismique. Les critères pour cette subdivision sontl’occupation moyenne par les personnes, le potentiel de dommage et la menace sur l’environnement suiteà une défaillance, ainsi que l’importance de l’ouvrage pour la maîtrise de la catastrophe juste après unséisme (voir CO).

Classe de sol de fondationClassification, selon la norme SIA 261, du lieu de construction en six classes de sol de fondation selon lesvaleurs des paramètres du spectre de réponse élastique et du spectre de dimensionnement.

CO IClasse d’ouvrage I selon la norme SIA 261. Exemples: bâtiments d’habitation, de bureau ou de commerce,bâtiments industriels et d’entrepôt, parkings à étages, ponts d’importance secondaire.

CO IIClasse d’ouvrage II selon la norme SIA 261. Exemples: hôpitaux, centres commerciaux, stades de sport,cinémas, écoles, églises, bâtiments administratifs, ponts importants, hautes cheminées.

CO IIIClasse d’ouvrage III selon la norme SIA 261. Exemples: hôpitaux d’urgence, garages d’ambulances, bâti-ments de pompiers, centrales de commande, ponts vitaux après un séisme, ouvrages vitaux sélectionnés,installations et dispositifs pour l’approvisionnement et l’évacuation, ainsi que pour les télécommunica-tions (réseau vital / lifelines) ; conteneurs et conduites de gaz et de liquides pouvant mettre en dangerl’environnement.

Coefficient de comportementCoefficient prenant en compte la déformation plastique, la capacité de dissipation d’énergie et l’écrouis-sage d’une structure porteuse sous l’effet d’un séisme.

Comportement non-ductile de la structure porteuseConcept pour le dimensionnement parasismique dans les nouvelles normes pour les structures porteusesbasé sur le dimensionnement conventionnel (voir chapitre 2.4.3).

Comportement ductile de la structure porteuseMéthode de dimensionnement parasismique basé sur la méthode du dimensionnement en capacité dans lesnouvelles normes pour les structures porteuses (voir chapitre 2.4.3).

Office fédéral des routes Glossaire

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Conception parasismiqueAmélioration de la sécurité parasismique d’un ouvrage.

Dimensionnement conventionnelMéthode de dimensionnement courante, p. ex. utilisable pour les charges pondérales et le vent.

Dimensionnement en capacitéMéthode de dimensionnement pour les actions dynamiques, dans laquelle les zones plastiques de la struc-ture porteuse sont choisies de manière à générer un mécanisme plastique adéquat, dimensionnées et cons-truites pour être suffisamment ductiles pour l’action de dimensionnement. Les autres zones sont dimen-sionnées en élasticité pour les sollicitations internes générées dans la structure porteuse lorsque les zonesplastiques développent leur surrésistance (capacité).

Dimensionnement parasismiqueDimensionnement d’un ouvrage pour résister à un tremblement de terre.

DimensionnementDéfinition des dimensions, des matériaux ainsi que des dispositions constructives d’une structure porteuse,sur la base de considérations constructives ou de techniques d’exécution, ou encore de vérifications calcu-lées.

Ductilité de déplacementRapport entre la déformation maximale et la déformation au début de la plastification.

DuctilitéCapacité de déformation plastique caractérisée par une déformation irréversible et une énergie de dissipa-tion.

Echelle EMS-98Echelle macro-sismique européenne. Echelle de l’intensité d’un séisme utilisée en Europe puis 1998,allant de I à XII (remplace l’échelle dite MSK pour Medvedev-Sponheuer-Karnik utilisée auparavant).

EpicentrePoint à la surface terrestre situé au milieu de la zone d’irruption du séisme.

Facteur d’importanceSelon la norme SIA 261, la différenciation en classes d’ouvrages se fait au moyen du facteur d’importanceγf , qui apparaît comme un facteur de multiplication (voir chap. 6.1.3) dans le spectre de dimensionnementet la valeur de calcul du déplacement du sol.

Facteur de conformitéQuotient mesurant le degré de conformité d’un ouvrage existant aux exigences de dimensionnement pourles nouveaux ouvrages selon les normes en vigueur.

Intensité à l’épicentreIntensité maximale dans la zone de l’épicentre du séisme.

Intensité de dimensionnementIntensité du séisme de dimensionnement.

IntensitéMesure de la force de destruction locale d’un séisme basée sur l’observation de l’effet des actions (p. ex.échelle EMS).

MagnitudeMesure de l’énergie libérée au foyer d’un séisme (voir échelle Richter).

Glossaire Office fédéral des routes

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Méthode basée sur les forcesComparaison, sous forme de forces, des effets des actions avec les résistances d’un ouvrage.

Méthode basée sur les déformationsComparaison, sous forme de grandeurs de déformation, des actions avec la capacité de déformation d’unouvrage.

OFEGOffice fédéral des eaux et de la géologie.

OFROUOffice fédéral des routes.

Période de retour Durée pour laquelle une certaine intensité de séisme est atteinte ou dépassée en moyenne une fois, sur labase d’une longue période d’observation.

Réseau vital (Lifelines)Ouvrages, installations et dispositifs de l’infrastructure vitaux en cas de catastrophe.

RésistanceAptitude d’une structure porteuse et de ses éléments de construction à résister aux actions pendant l’exé-cution det l’utilisation.

Résistance ultimeLimite de la résistance.

Risque sismiqueLe risque sismique est composé fondamentalement de trois facteurs: menace sismique fois la vulnérabilitéde l’ouvrage fois la valeur du dommage aux personnes et aux biens exposés. Est en général indiqué par an.

Sécurité parasismiqueSécurité structurale et aptitude au service suffisantes contre l’action sismique, ainsi que respect suffisantdes mesures conceptuelles et constructives contre cette action.

Sécurité structuraleCompte tenu d’une fiabilité requise fixée, aptitude d’une structure porteuse et de ses éléments à garantir lastabilité d’ensemble ainsi qu’une résistance ultime suffisante face aux actions considérées.

Séisme de dimensionnementSéisme d’une intensité donnée, dont les effets sont utilisés comme grandeur de dimensionnement.

SismicitéVoir Aléa sismique.

Spectre d’accélérationSpectre de réponse de l’accélération.

Spectre de déplacementSpectre de réponse du déplacement.

Spectre de dimensionnementReprésentation de la valeur de l’accélération horizontale du sol pour la situation de dimensionnement,basée sur le spectre de réponse élastique, en fonction de la période d’oscillation et du coefficient de com-portement de la structure porteuse.

Office fédéral des routes Glossaire

Page 62

Spectre de dimensionnement élastique du déplacementReprésentation de l’action sismique en fonction de la période d’oscillation de la structure porteuse pour laméthode basée sur les déformations.

Spectre de réponseReprésentation, en fonction de la période d’oscillation, des grandeurs maximales du mouvement d’oscilla-teurs simples avec un amortissement égal, pour une excitation à la base donnée.

Spectre de réponse élastique Spectre de réponse pour un comportement élastique de l’oscillateur simple avec amortissement visqueux.

Valeur de calcul de l’accélération du solValeur maximale de l’accélération horizontal du sol à admettre pour le dimensionnement parasismique.Cette valeur est donnée dans la norme en fonction de la zone de séisme, de la classe d’ouvrage et de laclasse de sol de fondation.

Valeur de calcul du déplacement du solDéplacement horizontal maximal du sol à prendre en compte pour le dimensionnement parasismique.

VérificationEvaluation de l’état et de l’élaboration d’une recommandation pour la suite de la procédure.

VulnérabilitéFragilité d’ouvrages aux dommages pour différentes intensités de séismes.

Zone de séisme Région géographique affectée du même séisme de dimensionnement.

Bibliographie Office fédéral des routes

Page 63

10 Bibliographie

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Annexe A: Liste de contrôle pour la 1ère phase Office fédéral des routes

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11 Annexe A: Liste de contrôle pour la 1ère phase

Route: Canton: Nom de l’ouvrage:

N° de l’objet (N° inventaire des objets OFROU): km: Année de mise en service:

CO: Zone de séisme: Classe de sol de fondation: Norme (actions):

Type de pont: Pont-cadre ou à bequilles sans joints (oui/non):

Nombre de travées: Longueur totale: Surface totale > 6000 m2 (oui/non):

Nombre de joints de dilatation: Nombre d’articulations Gerber ou de joints intermédiaires:

Système d’appui longitudinal: Système d’appui latéral:

Inscrire les dimensions effectives bi,eff des zones d’appui aux culées:

Dimensions minimales nécessaires b1,nécess : b2,nécess : Minimum bi,eff/bi,nécess en %:

Courbure supérieure à 35° (oui/non): Biais supérieur à 45° (oui/non):

Hauteur libre de la culée gauche: Hauteur libre de la culée droite:

Danger de chute latérale (oui/non): Présemce de rampes d’accès (oui/non):

Appuis négatif (oui/non): Différence de rigidité transversale extrême (oui/non):

Danger de glissement (oui/non): Conduite de gaz (oui/non):

Synthèse de l’évaluation 1ère phase: Sécurité parasismique suffisante (oui/non):

Si non la 2ème phase d’évaluation devient nécessaire.

Priorité de la 2ème phase d’évaluation si elle est nécessaire:

Mesures urgentes: 1ère priorité: 2ème priorité:

Autres points faibles, remarques:

Date: Nom:

Office fédéral des routes Annexe A: Liste de contrôle pour la 1ère phase

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Annexe B: Résultats de la 1ère phase Office fédéral des routes

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12 Annexe B: Résultats de la 1ère phase

Tableau 12.1: Exemple d’une récapitulation des résultats de la 1ère phase d‘évaluation de la sécurité parasismique des ponts-routes existants d’un canton

oui

non

non

non

Pont-cadre ou àbéquilles?

non

oui

oui

Attributionde priorités

Sécurité contre lachute assurée?


Attribution àune CO

Sécurité parasismiquesuffisante

non

Points faiblesparticuliers?

Pont-arc outype spécial?

non

oui

Mesuresurgentes Priorité 1 Priorité 2

CO III?

Surface du pont> 6000 m2?

oui

oui

1ère phase d‘évaluation

Hauteur desculées > 7-10 m

oui

non

0 (0%)

311 ouvrages (100%)

2 (0,6%)

0 (0%) 7 (2%) 58 (19%)

135 (43%)

3 (1%)

12 (4%)

1 (0,3%)

47 (15%)

246 ouvrages (79%) 65 ouvrages (21%)

174 (56%)

171 (55%)

112 (36%)134 (43%)

309 (99%)

311 (100%)

Office fédéral des routes Annexe B: Résultats de la 1ère phase

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Annexe C: Grandeurs de mesure d’un séisme Office fédéral des routes

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13 Annexe C: Grandeurs de mesure d’un séisme

Tableau 13.1: Comparaison approximative entre magnitude (M), énergie au foyer, déplacementmaximal du sol (accélération a, vitesse v, déplacement d et intensité à l’épicentre (EMS-98) d’un séisme.La relation entre la magnitude et les autres grandeurs dépend de la profondeur du foyer. On a admis iciune profondeur du foyer typique de 10 à 15 km [Smi 04].

Office fédéral des routes Annexe C: Grandeurs de mesure d’un séisme

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Annexe D: Séismes d’intensité ≥≥≥≥ VII en Suisse Office fédéral des routes

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14 Annexe D: Séismes d’intensité ≥≥≥≥ VII en Suisse

Année Lieu Magnitude Intensité EMS-98

250 Kaiseraugst 6,9 IX

1295 Churwalden GR 6,5 VIII

1356 Bâle 6,2 VIII

1356 Bâle 6,9 IX

1428 Bâle 5,0 VII

1504 Ardez GR 5,0 VII

1524 Ardon VS 6,4 VIII

1572 Bâle 5,0 VII

1584 Aigle VD 6,4 VIII

1601 Unterwalden 6,2 VIII

1610 Bâle 5,0 VII

1622 Fetan GR 5,0 VII

1755 Brigue 6,1 VIII

1774 Altdorf 5,9 VIII

1777 Wisserlen OW 5,1 VII

1795 Wildhaus SG 5,3 VII

1796 Grabs SG 5,3 VII

1837 Birgisch VS 5,7 VII

1855 Törbel VS 6,4 VIII

1855 Stalden VS 5,6 VIII

1855 Stalden VS 5,2 VII

1881 Berne 5,0 VII

1898 Kandersteg BE 4,8 VII

1905 Lac d’Emosson VS 5,7 VII - VIII

1929 Bioley-Magnoux VD 5,3 VII

1933 Moudon VD 5,0 VII

1946 Ayent VS 6,1 VIII

1946 Ayent VS 6,0 VII

1960 Brigue 5,3 VIII

1964 Flüeli OW 5,0 VII

1964 Alpnach OW 5,7 VII

Tableau 14.1: Séismes historiques d’intensité EMS-98 supérieure ou égale à VII depuis l’année 250 p.c. en Suisse [Fäh+ 03]

Documents

Evaluation parasismique des ponts-routes existants Documentation