Lorsque les hommes ont commencé à utiliser la pierre comme matériau de construction il y a plusieurs siècles, leur application était limitée parce qu’ils ne disposaient pas d’un bon matériau de liaison. La faible résistance à la traction de la pierre empêchait également le franchissement de grandes ouvertures. Le désir de traverser de grandes ouvertures a poussé les gens à chercher des systèmes alternatifs et des systèmes d’arcs ont été développés dans lesquels la section transversale est pressurisée dans son ensemble.

Système de ceinture

Le désir incessant d’amélioration de l’homme a conduit à la découverte de liants tels que le ciment naturel et la chaux, qui auraient été utilisés pour la première fois par les Romains. Ces liants permettaient de construire des structures plus durables. Le ciment couramment utilisé aujourd’hui a été inventé par un maçon anglais du nom de John Aspdin. Lorsqu’il a breveté le ciment, Aspdin l’a enregistré sous le nom de « Portland Cement » parce que le ciment produit ressemblait aux pierres que l’on trouve à Portland.

La pierre de Portland

Il a été déterminé que le béton formé en mélangeant du ciment avec du sable, du gravier et de l’eau n’était pas résistant aux effets d’impact et au retrait, et il a été renforcé avec des barres d’acier et le matériau résultant a été appelé béton armé.

Avec l’ajout de barres d’acier au béton, le béton armé, qui peut résister à la fois à la tension et à la pression et qui est un matériau composite plus flexible, présente les principaux points suivants.

  • La totalité du retrait est couverte par les armatures (barres d’acier).
  • Le travail en commun de l’acier et du béton est assuré par l’emboîtement et l’adhérence entre ces deux matériaux.
  • Les coefficients de dilatation du béton et de l’acier sont très proches l’un de l’autre.

Conception du système porteur

D’après les résultats des tremblements de terre qui ont causé de lourds dégâts dans notre pays, qui possède un important parc immobilier en béton armé, les principales conditions pour la conception de bâtiments résistants aux tremblements de terre sont les suivantes ;

  • Une architecture conçue pour résister aux tremblements de terre : Conceptions qui ne contiennent pas d’irrégularités indésirables dans la structure (torsion, effet de colonne courte, etc.).
  • Respect des réglementations et des spécifications : conception conforme aux normes TBDY2018 et TS500.
  • Matériel qualifié, conformité avec le projet et supervision sur le terrain : Application et entretien corrects du béton sur le terrain, conformité du nombre et de la taille des armatures au projet, garantie de l’emboîtement correct des armatures.

Même si les règlements et les spécifications précisent certaines limites et méthodes de calcul, l’agencement du système porteur appartient à l’ingénieur concepteur. Il est très important que la structure à concevoir en béton armé dispose d’un système porteur régulier adapté à l’utilisation prévue, à la sismicité et aux conditions du sol de la région où elle sera construite. Le comportement d’une structure dotée d’un système structurel bien calculé mais irrégulier et inapproprié est beaucoup plus négatif que le comportement d’une structure dotée d’un système structurel calculé de manière approximative mais très régulier et approprié. Par conséquent, les décisions relatives au système structurel sont très importantes dans la conception de bâtiments résistants aux tremblements de terre.

Les principales questions à prendre en compte lors de la prise de décision concernant le système structurel sont les suivantes

*La structure doit être suffisamment rigide : Sous l’effet d’un tremblement de terre, la structure oscille et convertit une partie de l’énergie du tremblement de terre en énergie de mouvement. Cependant, les déplacements horizontaux ne doivent pas dépasser certaines limites lors de ces oscillations et les déplacements latéraux ne doivent pas être permanents lors de tremblements de terre légers ou modérés.

*La structure doit être suffisamment résistante : Les effets de section induits par les tremblements de terre dans les éléments structurels doivent être déterminés et la résistance doit être assurée par le dimensionnement nécessaire.

*La structure doit être conçue pour être ductile : La ductilité est la capacité à se déformer sans diminution significative de la capacité portante du matériau, de la section, de l’élément du système structurel et de la structure. Grâce à la ductilité, la structure ne s’effondre pas soudainement.

Afin de garantir la ductilité des structures en béton armé, certaines questions fondamentales doivent être prises en compte ;

1) Limiter le taux de renforcement : Dans les dalles et les poutres, la ductilité peut être obtenue en limitant la quantité d’armature de traction dans la section et en veillant à ce que l’armature atteigne sa limite d’élasticité avant que le béton ne se brise sous l’effet de la pression.

2) L’utilisation d’étriers et d’étriers : Ils empêchent l’effondrement soudain et fragile des éléments porteurs sous l’effet de la force de cisaillement avant que les armatures de flexion ne s’écoulent.

3) Colonne forte-poutre faible : Le mécanisme d’effondrement soudain est évité en concevant les joints plastiques de manière à ce qu’ils se produisent principalement dans les poutres.

4) Utilisation fréquente d’étriers aux joints poteaux-poutres : La résistance et la ductilité de la zone de jonction doivent être augmentées en serrant les étriers dans les sections des poutres et des colonnes dans les jonctions poteau-poutre, qui sont censées être les plus sollicitées lors du tremblement de terre.

5) Assurer une adhérence et un emboîtement adéquats : L’un des facteurs qui réduisent la ductilité des éléments structurels est l’effet de la force de cisaillement et l’autre est l’affaiblissement de l’adhérence. Si l’adhérence n’est pas suffisante, les forces internes qui répondent à l’effort de cisaillement sont réduites. L’adhérence peut être assurée par une longueur de serrage suffisante et des étriers fréquents sur cette distance.

*Les irrégularités structurelles doivent être évitées :

Irrégularités de plan :

Irrégularité de torsion (A1) : Pour l’une des deux directions de séisme spécifiées, le rapport entre la plus grande dérive relative des étages à un étage et la dérive relative moyenne des étages dans la même direction à cet étage est supérieur à 1,2.

« Afin d’éviter l’irrégularité A1, le centre de rigidité et le centre de masse du bâtiment doivent être conçus aussi près que possible.

Irrégularité de discontinuité dans les dalles (A2) : La somme des surfaces vides dans un étage est supérieure à 1/3 de la surface totale de l’étage. Étant donné que cette situation empêche le transfert sûr des charges sismiques aux éléments porteurs verticaux, cette irrégularité ne doit pas être incluse dans la conception.

Irrégularité des saillies sur le plan (A3) : Les deux dimensions des parties saillantes des plans des étages du bâtiment dans deux directions perpendiculaires sont supérieures à 20% des dimensions totales du plan de cet étage du bâtiment dans les mêmes directions.

Irrégularités verticales :

Irrégularité de résistance entre étages voisins (étage faible) (B1) : Dans les bâtiments en béton armé, dans l’une des deux directions perpendiculaires au séisme, le rapport entre la surface de cisaillement effective totale d’un étage et la surface de cisaillement effective de l’étage supérieur (surface de cisaillement effective = surface du rideau + surface de la colonne + 0,15 x la surface du mur) est inférieur à 0,8.

Étage faible

2.Irrégularité de rigidité entre étages voisins (étage mou)(B2) : Pour n’importe laquelle des deux directions de séisme perpendiculaires l’une à l’autre, le rapport entre la dérive relative d’un étage et la dérive relative de l’étage supérieur ou inférieur est supérieur à 2,0.

1.Irrégularité des éléments verticaux du système structurel (B3) : Il s’agit de la situation dans laquelle des colonnes ou des murs de cisaillement sont supprimés à certains étages et placés sur des poutres ou des colonnes avec des goussets, ou dans laquelle des murs de cisaillement aux étages supérieurs sont placés sur des colonnes aux étages inférieurs.

(La conception des structures en béton armé est un sujet plus complet et plus approfondi. Nous nous sommes efforcés d’énoncer les principes de base dans cet article).

En tant qu’Intaç Engineering, nous avons réalisé avec succès de nombreux projets en béton armé.

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