Conception sismique : comment concevoir une fixation résistante ?

Dans les constructions modernes, en particulier dans les régions à forte activité sismique, il est essentiel d’assurer la sécurité et la stabilité des structures grâce à l’utilisation appropriée d’ancrages post-installés dans le béton. En Europe, le calcul de ces éléments de fixation en zone sismique est réalisé sur la base de l’Eurocode 2 — « Calcul des structures en béton — Partie 4 : conception et calcul des éléments de fixation pour béton ». Ce code établit deux catégories pour la conception sismique des fixations : C1 et C2.

Ce document se concentre sur les catégories C1 et C2, décrivant leurs applications et exigences en fonction de la situation géographique, du type de bâtiment, du type de sol et du type de structure.

Les ancrages doivent être préalablement évalués au regard de leur fonctionnement en cas d’activités sismiques dans l’une de ces catégories ou dans les deux. Les caractéristiques correspondantes figurent dans les agréments européens correspondants (ETE).

Conception sismique : catégories sismiques C1 et C2

En Europe, les catégories sismiques des ancrages mécaniques dans le béton sont principalement définies sur la base des actions sismiques prévisibles et des conditions spécifiques du projet.

Ces catégories aident à déterminer les spécifications de conception et la sélection des ancrages appropriés afin de garantir la résistance et la durabilité des structures sous charges sismiques.

• Catégorie C1 : elle s’applique aux situations présentant des exigences sismiques modérées. Les ancrages de cette catégorie doivent être capables de résister à des charges sismiques qui ne sont pas extrêmement élevées, mais qui nécessitent néanmoins des considérations particulières permettant de garantir l’intégrité structurelle.
• Catégorie C2 : elle s’applique aux situations présentant des exigences sismiques sévères. Les ancrages de cette catégorie doivent être capables de résister à des charges sismiques importantes et nécessitent donc des spécifications plus strictes ainsi que des essais rigoureux afin de garantir leurs performances.

Facteurs influençant la classification sismique

Situation géographique

En Europe, la situation géographique influence grandement la classification sismique compte tenu de la variabilité de l’activité sismique dans les différentes régions. Des cartes nationales spécifiques aux risques sismiques ont été élaborées en fonction de la situation géographique de l’ouvrage ; ce risque étant représenté par a_g. (accélération de calcul au niveau du sol d’un sol de type A). Par exemple :

• Régions à haute sismicité : des pays tels que l’Italie, la Grèce et la Turquie présentent un risque sismique élevé. Dans ces régions, la catégorie C2 est fréquemment requise pour la plupart des applications compte tenu de la plus haute probabilité de graves tremblements de terre.
• Régions à sismicité faible à modérée : des pays tels que l’Allemagne, la France et le Royaume-Uni présentent un risque sismique plus faible. Dans ces régions, la catégorie C1 peut s’avérer suffisante pour de nombreuses applications, bien que dans certaines zones à forte sismicité, la catégorie C2 puisse également être nécessaire.

Type de bâtiment

Les bâtiments sont classés en différentes catégories en fonction de leur importance et de leur usage, qui influencent les exigences d’ancrage sismique :

• Bâtiments de type I : bâtiments à faible responsabilité et à faible risque pour les personnes. La catégorie C1 est suffisante.
• Bâtiments de type II : bâtiments commerciaux, résidentiels et de bureaux. La catégorie C1 est généralement appropriée, bien que dans les régions à forte sismicité, la catégorie C2 puisse être requise.
• Bâtiments de type III : infrastructures publiques, p. ex., les écoles et les théâtres. La catégorie C2 est à privilégier compte tenu de la nécessité de garantir la fonctionnalité post-séisme.
• Bâtiments de type IV : bâtiments critiques tels que les centrales nucléaires, les hôpitaux et les centres d’opérations d’urgence. La catégorie C2 est toujours requise compte tenu des graves conséquences qui pourraient découler d’une défaillance structurelle.

Type de sol

Le type de sol influence l’amplification des ondes sismiques, et par conséquent, le choix de la catégorie sismique :

• Sol dur (A) : il présente de faibles amplifications des ondes sismiques. Le recours à la catégorie C1 peut donc être envisagé dans de nombreuses situations.
• Sol moyen (B et C) : il présente des amplifications modérées des ondes sismiques. La sévérité de la sismicité locale déterminera alors la catégorie à laquelle recourir, C1 ou C2.
• Sol mou (D et E) : il présente de fortes amplifications des ondes sismiques. Il nécessite généralement le recours à la catégorie C2 afin d’assurer la stabilité structurelle.

Un « facteur de sol » S est établi pour chaque type de sol.

Type de structure

Les structures sont classées comme structurelles ou non structurelles, déterminant ainsi les exigences relatives aux ancrages :

• Structures structurelles : elles comprennent des éléments essentiels tels que les colonnes et les poutres. Elles nécessitent une plus grande résistance, de sorte que le recours à la catégorie C2 est généralement nécessaire afin d’assurer la stabilité sous charges sismiques.
• Structures non structurelles : elles comprennent des éléments tels que les cloisons intérieures et les systèmes de façade, de sorte que leur défaillance ne compromet pas la stabilité structurelle de l’ouvrage. La catégorie C1 peut être suffisante, mais dans les régions à forte sismicité ou dans les bâtiments de type IV, le recours à la catégorie C2 peut s’avérer nécessaire.

Sélection de conception des éléments de fixation sous les catégories sismiques C1 ou C2

L’Annexe C de l’Eurocode 2, partie 4, indique les critères de conception sismique en fonction du niveau de sismicité de la région, de l’importance de la construction, du type de sol et de l’élément à fixer :

Dans notre catalogue, vous trouverez des fixations métalliques approuvées pour les charges sismiques et des ancrages chimiques également certifiés pour les charges sismiques.