UNIVERSITE SAAD DAHLEB DE BLIDA

Facult des Sciences de lIngnieur Dpartement de Gnie Civil

MEMOIRE DE MAGISTER

Spcialit : Construction

IMPLICATION DU PROJET RPOA SUR LA CONCEPTION SISMIQUE DES PONTS EN ALGERIE

Par

AIT BELKACEM Mounir

Devant le jury compos de :

S.KENAI Professeur, U. de Blida Prsident M.BENSAIBI Maitre de confrence, U. de Blida Examinateur M.BOUHICHA Professeur, U. de Laghouat Examinateur M.ABDESSEMED M.A, Ministre des Travaux publics Invit N. BOURAHLA Professeur, U. de Blida Rapporteur

Blida 2010

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Je ddie ce travail mes chers parents, mes frres Samir et Adel

et tous mes oncles, mes tantes, mes cousins, et tous ceux qui maiment.

Ainsi qu la mmoire de ma chre et tendre grand mre.

Mounir

Remerciements

Je remercie vivement mon promoteur le pr.N.BOURAHLA pour mavoir guid, aid et soutenu durant llaboration de ce travail. Quil trouve ici lexpression de ma reconnaissance et de mon profond respect. Mes vifs remerciements sont adresss messieurs T.SALIM et B.TAHAR pour leur aide prcieuse.

Mes remerciements sont adresss Monsieur le prsident et les honorables membres du jury qui ont accept dvaluer mon travail. Jexprime ma gratitude tous ceux qui ont contribu de prs ou de loin llaboration de ce travail.

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RESUME

Les infrastructures telles que les ponts, les tunnels, et les barrages sont dune importance capitale pour un pays et doivent tre conues pour rsister au sisme. Les investigations post-sismiques montrent que ces structures peuvent subir de graves dommages lors dun sisme majeur. Par consquent, de nombreux pays situs dans des rgions forte activit sismique ont dvelopp leur propre code sismique pour ce type de structures.

En Algrie, un nouveau code parasismique RPOA 2008 : Rgles Parasismiques Applicables au domaine des ouvrages dart a t rcemment labor sous lgide du ministre des travaux publics. Ce code introduit de nouvelles rgles de calcul se substituant la mthode conventionnelle base sur un calcul statique des forces sismiques prises gales un pourcentage du poids total de la structure. Le but de ce travail est de prsenter le code et de lvaluer par une tude sismique de deux types de ponts en utilisant la mthode statique et dynamique tel que spcifi par le RPOA 2008. Une analyse non linaire quasi-statique et dynamique a t effectue afin dtudier le comportement post-lastique du pont. Les implications de lutilisation du nouveau code ont t tires en comparant les rsultats des deux mthodes.

Summary

Infrastructures such as bridges, tunnels, dams etc, are of paramount importance for the country and need to be well designed to resist earthquake ground motion. Post-seismic reports show that these structures may endure severe damage during strong seismic events. Therefore, many countries in the world which are in seismic prone regions developed their own seismic codes for these types of structures. Yet, earthquake hazard mitigation has noticeably improved because of the application of the seismic codes. In Algeria, a new seismic code called RPOA 2008: Regles Parasismiques Applicables au domaine des ouvrages dart has been recently issued by the ministry of public works to replace the conventional method based on static seismic force equal to percentage of the weight of the structure. The aim of this work is first

to present the code and to evaluate it through a seismic study of two kind of typical bridges using simple static and dynamic methods as specified by the RPOA2008. A nonlinear static and dynamic analyses were carried out to investigate the post-elastic behavior of the bridge. Implications of the use of the new seismic code were also addressed by comparing the results of the two methods.

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE

1. EFFETS DES SISMES SUR LES PONTS ET EVOLUTION DES CODES PARASISMIQUES

1.1.Introduction 1.2.Catgories de dommages subis par les ponts

1.2.1. La perte dassise 1.2.2. La fragilit 1.2.3. La liqufaction et tassement des sols

1.4. Philosophie de conception et critres de performances sismiques 1.4.1. Conception conventionnelle 1.4.2. Conception avec des technologies parasismiques

1.5.Conclusion

2. PRESENTATION DU REGLEMENT PARASISMIQUE DES OUVRAGES DART ALGERIEN (RPOA 2008)

2.1.Introduction 2.2.La structure du code parasismique des ouvrages dart 2.3.Classification des ponts 2.4.Critres de performance structurale

2.4.1. Exigence de non effondrement 2.4.2. Minimisation des dommages

2.5.Conception sismique des ponts 2.6.Dtermination des actions sismiques 2.7.Mthodes danalyses

2.7.1. Analyse spectrale monomodale 2.7.2. Analyse dynamique linaire 2.7.3. Autres mthodes danalyses

2.8.Coefficient de comportement pour lanalyse non linaire 2.9.Procdure de dimensionnement dun ouvrage multitrave 2.10. Dimensionnement en capacit

2.10.1. Choix de comportement

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1.3. Les codes parasismiques des ouvrages darts

2.10.2. Coefficient de comportement 2.10.3. Ductilit globale et locale 2.10.4. Dimensionnement 2.10.5. Comportement ductile

2.11. Dimensionnement en capacit dune pile 2.12. Conclusion

3. ANALYSE LINAIRE DUN PONT A POUTRES

3.1.Introduction 3.2.Prsentation de la structure tudie 3.3.Evaluation des charges et surcharges 3.4.Analyse de la structure

3.4.1. Modlisation de la structure 3.4.2. Analyse modale 3.4.3. Calcul au sisme selon RPOA 3.4.4. Calcul des efforts sismiques

3.5.Etude du fut 3.5.1. Les combinaisons de charges 3.5.2. Les efforts de dimensionnement

3.6. Etude paramtrique 3.7.Conclusion

4. ANALYSE NON LINEAIRE DUN PONT A VOUSSOIR

4.1.Introduction 4.2.Prsentation de la structure tudie 4.3.Modlisation et analyse modale de la structure 4.4.Analyse par pousse progressive

4.4.1. But de lanalyse pushover 4.4.2. Niveaux de performance 4.4.3. Critres de performance 4.4.4. Analyse et interprtation des rsultats

4.5.Analyse dynamique non linaire 4.5.1. Modle dhystrsis 4.5.2. Dtermination du chargement sismique 4.5.3. Analyse et interprtation des rsultats 4.5.4. Etude incrmentale

4.6.Conclusion

CONCLUSION GENERALE

REFERENCES

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LISTE DES ILLUSTRATIONS GRAPHIQUES

Figure 1.1 : Dplacements transversaux des tabliers et destruction des butes lors des sismes de Boumerds 2003 et El Asnam 1980 Figure 1.2 : Effondrement des tabliers lors des sismes de Northridge 1994 et San Fernando 1971 Figure 1.3 : Dplacements et effondrements des tabliers lors des sismes de Niigata 1964 et Kob 1995 Figure 1.4 : Endommagement des piles lors des sismes de Northridge 1994 et Loma Prieta 1989 Figure 1.5 : Endommagement des piles lors du sisme de Kob 1995 Figure 1.6: La liqufaction et tassement des sols lors des sismes de Niigata 1964 ,Loma Prieta 1989 et Northridge 1994 Figure 1.7 : Schma dun isolateur base dappui en lastomre avec noyau de plomb Figure 1.8 : Schmas disolateurs base de glissement Figure 2.1 : Diagramme reprsentant la structure du code sismique (RPOA) Figure 2.2 : Procdure de dimensionnement dun ouvrage multitrave Figure 2.3 : Diagramme des combinaisons sismiques Figure 2.4 : Diagramme de la combinaison ELU-ACCIDENTEL Figure 2.5 : Diagramme des dplacements diffrentiels Figure 2.6 : Diagramme de combinaison Effets inertiels- Figure 2.7 : Diagramme des tassements Figure 2.8 : Dfinition de la ductilit Figure 2.9 : Zone critique Figure 2.10 : Moments de dimensionnement en capacit Figure 3.1 : Coupe longitudinale du pont Figure 3.2 : Vue 3D du pont poutre Figure 3.3 : Modes de vibration du pont poutre Figure 3.4 : Variation de V/W en fonction du site selon la zone de sismicit Figure 3.5 : rapports des valeurs spectrales (S4/S3, S4/S2, et S4/S1)

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Figure 4.1 : Vue en 3D du pont voussoir Figure 4.2 : Modes de vibration du pont voussoir Figure 4.3 : Signification physique de la courbe de capacit Figure 4.4 : Niveaux dendommagement dcrits par une courbe de capacit selon lATC 40 Figure 4.5 : Courbes push-over effort tranchant la base-dplacement au sommet Figure 4.6 : Courbes de fragilit Figure 4.7 : Formation des rotules plastiques Figure 4.8 : Courbes dhystrsis dune structure fragile Figure 4.9 : Courbes dhystrsis dune structure ductile Figure 4.10 : Modle Link multilinaire plastique avec pivot Figure 4.11 : Acclrogramme du sisme du 21 Mai 2003 station Dar El Beida Figure 4.12 : Position des nuds plastiques Figure 4.13 : Courbe (M-) dune pile de pont avec PGA=0.54g (selon x-x) Figure 4.14 : Courbe (M-) dune pile de pont avec PGA=0.54g (selon y-y) Figure 4.15 : Courbes des Dformations en Fonction du Temps du Nud Plastique 5 Figure 4.16 : Courbes des Energies Figure 4.17 : Courbe IDA selon la direction transversale du pont Figure 4.18 : Courbe IDA selon la direction longitudinale du pont Figure4.19 : Comparaison des rsultats de lanalyse dynamique non linaire et ceux de lanalyse statique non linaire Direction transversale du pont- Figure4.20 : Comparaison des rsultats de lanalyse dynamique non linaire et ceux de lanalyse statique non linaire Direction longitudinale du pont-

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.1 : classification des ponts Tableau 3.1 : Facteurs de participation modale du pont poutre Tableau 3.2 : Priodes et coefficients du site en fonction du type de sol Tableau 3.3 : Coefficient dacclration de zone (A) Tableau 3.4 : Les efforts sismiques Tableau 3.5 : Les coefficients de majorations Tableau 3.6 : Les combinaisons de charges Tableau 3.7 : Les efforts engendrs dans les piles sous les diffrentes combinaisons Tableau 3.8 : Valeurs de V/W en fonction du site Tableau 4.1 : Facteurs de participation modale du pont voussoir

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LISTE DES SYMBOLES ET DES ABREVIATIONS

RPOA : Rgles Parasismiques Applicables au domaine des ouvrages dart ESA : Elastic static analysis EDA : Elastic dynamic analysis ISA : Inelastic static analysis IDA : Inelastic dynamic analysis TCS : Transmetteur de choc sismique A : Coefficient dacclration de zone

: Taux damortissement critique

ELA : Etat limite ultime

ELS : Etat limite de service : Facteur de correction damortissement q : Coefficient de comportement Utot : Dformation totale Uy : Dformation linitiation de la plastification Sad(T) : Spectre de dimensionnement Sae(T) : Spectre lastique Lc : Longueur critique

h : Hauteur de la section L : Longueur de llment

0 : Coefficient de surcapacit

RP : Rotule plastique

N : Effort normal

MRd : Moment rsistant de calcul CP : Charges permanentes

CCP : Charges permanentes complmentaires

: Coefficient de majoration dynamique 3D : Trois dimensions

E-W : Est-West

IO : Immediate Occupancy LS : Life Safety CP : Collapse Prevention