Dans le premier article, Le sismique pour les applications non-structurelles, nous avons discuté de l'importance de sécuriser les éléments non-structuraux (ENS) dans les bâtiments face aux risques sismiques. Nous avons abordé les coûts et les risques associés à la négligence de ces éléments, en soulignant que même de faibles secousses peuvent causer des perturbations majeures.

Dans le second article, Le sismique pour les applications non-structurelles #2, nous avons clarifié les réglementations parasismiques spécifiques aux équipements techniques, distinguant leur traitement de celui des éléments non-structuraux traditionnels.

L'objectif de ce troisième article est d'analyser en détail la méthode de dimensionnement sismique pour les éléments non-structuraux. Nous explorerons les calculs des actions sismiques, l'analyse statique équivalente et les facteurs de comportement conformément a l'Eurocode 8, afin de garantir une conception efficace et résistante aux séismes.

Analyse statique équivalente

Lors d'un séisme, l'effet principal sur un ENS est dû à l'inertie, ce qui se traduit par l'application d'une force statique équivalente au centre de masse de l'élément. La norme NF EN 1998-1, fournit une méthode simplifiée pour déterminer cette force sismique équivalente dans une direction horizontale. Par défaut, il est nécessaire de considérer les deux directions horizontales principales dans l'évaluation sismique d'un ENS. La force sismique équivalente Fa :

Fa : force sismique horizontale, agissant au centre de gravité de l’ENS, dans la direction la plus défavorable
Wa : poids de l’élément
Sa : coefficient sismique applicable aux ENS
γa : coefficient d’importance de l’élément
qa : coefficient de comportement de l’élément

Coefficient d'importance

γa est le coefficient d'importance de l'ENS. Il ne s'agit pas d'une valeur physique, mais d'un facteur de sécurité. Pour les ENS des bâtiments à risque normal, quelle que soit leur catégorie d'importance, le coefficient d'importance γa​ peut être pris égal à 1. Pour les équipements essentiels des bâtiments de catégorie IV, il convient d'adopter une valeur de γa=1.5, conformément à l'article 4.3.5.3 de la norme NF EN 1998-1 pour les systèmes vitaux.

Coefficient de Comportement

Le coefficient de comportement des ENS peut être égale à 1 ou à 2, indépendamment du coefficient utilisé pour le reste du bâtiment.

• Une valeur de qa=1 suggère que l'élément maintien un comportement élastique sous l'action sismique
• Une valeur de qa=2 traduit une plastification partielle de l'ENS absorbant l'énergie sismique (et en conséquence, les efforts sismique subit par l'élément sont réduit). A noter que si l'hypothèse qa=2 est choisie, cela implique des dommages sur l'ENS qui doivent être maitriser pour maintenir tout de même la sécurité des personnes.

Pour les équipements techniques, le choix du coefficient de comportement doit se faire sur la base des indications données par les fabricants. Pour nos systèmes de supportage, nous recommandons qa = 2.

Coefficient sismique

Sa est le coefficient sismique de l'élément non structurel. Il est déterminé en fonction de la position géographique puisque calculé à partir de l'aléa sismique et du facteur d'amplification, prenant en compte l'accélération du sol de conception ag​ et le facteur de sol S.

Avec
et l'accélération du sol
agr : accélération maximale de référence
𝛾I : coefficient d’importance du bâtiment
S : paramètre de sol
z : hauteur de l’élément non structural mesurée au-dessus du niveau des fondations
H : hauteur du bâtiment mesurée au-dessus du niveau des fondations
Ta : période fondamental de vibration de l’ENS
T1 : période fondamental de vibration du bâtiment dans la direction considérée 

Le facteur de sol S, est défini par l’arrêté du 22 octobre 2010 modifié :


Veuillez noter quelques différences entre le facteur de sol définit par l'arrêté du 22 octobre 2010 et ceux définit par l'Eurocode 8 (pour les classes de sol D et E).

L'accélération maximale de référence agr, est celle subie par le sol en direction horizontale durant un séisme, utilisée pour calculer la structure d'un bâtiment de catégorie d'importance II sur un sol rocheux de classe A.
agr dépend directement de la zone de sismicité établit comme suit sur le territoire français :


Et γ1, le coefficient d'importance du bâtiment directement lié à la catégorie d'importance du bâtiment (pour plus de détails, parcourrez l'article traitant du sujet) :


Le ratio z/H permet de prendre en compte la position de l'ENS dans le bâtiment
Le ratio Ta/T1 permet de prendre en compte l'influence du couplage dynamique

Approche enveloppe

Dans le cadre d'un approche enveloppe ou si les données ne sont pas toutes connues, les paramètres à considérer sont les suivants :

• Sol de classe E (S= 1,8 ou S = 1,4 en fonction de la zone de sismicité)
• Eléments non structurel situé au sommet du bâtiment: z = H
• Résonance entre l’élément non structurel et le bâtiment: Ta = T1

Le coefficient sismique prend alors la forme suivante :

et finalement,



Pour en savoir plus sur le sismique :

• Risques, règlementations, sollicitations… Parcourez notre article qui fait le focus sur les bases du parasismique pour le non-structurel.
• Parcourez notre article portant sur la clarification du cas des équipements techniques pour le parasismique
• Regardez le replay de notre webinaire sur "le dimensionnement de vos réseaux de supportage en milieu sismique".

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