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ComplémentsComplément d’explications sur les effets de site lithologiques

Vendredi 5 octobre 2012

Que sont les effets de site   lithologiques ?

Comment sont-ils à prendre en compte dans un projet de construction ?

La forme du spectre de réponse élastique   (représentant le mouvement sismique à prendre en compte pour le dimensionnement des bâtiments) (compléments d’explications sur les paramètres du mouvement sismique) dépend non seulement de la zone de sismicité  , mais également de la nature du sol.

Pour un séisme   de magnitude   donnée, le mouvement du sol est généralement maximal à l’épicentre et décroît avec la distance. Cependant, le mouvement du sol peut augmenter localement en raison de la constitution géologique du sous-sol. Ainsi, par exemple, on peut souvent constater, après un séisme  , des dégâts plus importants dans les bâtiments construits sur des alluvions accumulées sur de grandes épaisseurs (plaines alluviales) que dans les bâtiments se trouvant sur du sol rocheux. Ces effets d’amplification du mouvement sismique par la nature du sous-sol sont appelés effets de site   lithologiques.

Afin de prendre en compte ces effets de site lithologiques, la norme NF EN 1998-1 septembre 2005 distingue sept classes de sol différentes (A, B, C, D, E, S1 et S2) dépendant du profil stratigraphique et de paramètres géotechniques (VS,30, NSPT ou Cu) : ||Définition des classes de sol|| | {{Classes de sol}} | {{Description du profil stratigraphique}} | {{Paramètre VS,30 (m/s)}} |{{Paramètre NSPT (coups/30cm)}} | {{Paramètre Cu (kPa)}} | |A | Rocher ou autre formation géologique de ce type comportant une couche superficielle d’au plus 5m de matériau moins résistant | > 800 | - | - | |B | Dépôts raides de sable, de gravier ou d’argile sur-consolidée, d’au moins plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur, caractérisés par une augmentation progressive des propriétés mécaniques avec la profondeur | 360-800 | >50 | > 250 | |C | Dépôts profonds de sable de densité moyenne, de gravier ou d’argile moyennement raide, ayant des épaisseurs de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres | 180-360 | 15-50 | 70-250 | |D | Dépôt de sol sans cohésion de densité faible à moyenne (avec ou sans couches cohérentes molles) ou comprenant une majorité de sols cohérents mous à fermes | <180 | <15 | <70 | |E | Profils de sol comprenant une couche superficielle d’alluvions avec des valeurs de VS,30 de classe C ou D et une épaisseur comprise entre 5 m environ et 20 m, reposant sur un matériau plus raide avec VS,30 > 800 m/s | | | | | S1 | Dépôts composés, ou contenant, une couche d’au moins 10 m d’épaisseur d’argiles molles/vases avec un indice de plasticité élevé (Pl > 40) et une teneur en eau importante | <100 (valeur indicative) | - | 10-20 | | S2 | Dépôts de sols liquéfiables d’argiles sensibles ou tout autre profil de sol non compris dans les classes A à E ou S1 | | | | Avec VS,30 : vitesse des ondes S (ondes de cisaillement) de 0 à 30 mètres de profondeur dans le sol _ NSPT : nombre de coups par essai de pénétration normalisé (SPT) _ Cu : résistance au cisaillement du sol non drainé Seule une étude précise de sol, faite sur le terrain et à l’emplacement exact du projet de construction, permet de connaitre la classe de sol sous le bâtiment. Une fois la classe de sol attribuée grâce à l’étude de sol, les éventuels effets de site lithologiques sont à prendre en compte pour le calcul des spectres de réponse par le paramètre de sol {{S}} et les périodes caractéristiques {{TB, TC, TD}}, propres à chaque classe de sol. Le paramètre de sol S permet, suivant le type de sol, d’appliquer un coefficient multiplicateur plus ou moins important par rapport au mouvement de référence au niveau d’un sol de type rocheux. Pour les sites dont les conditions de sol correspondent à l’une des deux classes de sols {{S1 ou S2}}, des études particulières sont nécessaires pour la définition de l’action sismique. Pour ces classes, et notamment {{S2}}, la possibilité de défaillance du sol sous une action sismique doit être prise en compte. Il convient d’accorder une attention particulière au cas où le dépôt relève de la classe de sol {{S1}} car ces sols produisent souvent des effets anormaux d’amplification du mouvement sismique du site et d’interaction entre le sol et la structure. Les valeurs du paramètre de sol S et des périodes caractéristiques {{TB, TC, TD}} des spectres de réponse, résultant de la classe de sol (au sens de la norme NF EN 1998-1 septembre 2005) sous le bâtiment, sont définies par l'[arrêté du 22 octobre 2010 relatif à la classification et aux règles de construction parasismique applicables aux bâtiments de la classe dite « à risque normal »-> http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000022941755&categorieLien=id] et l’[arrêté du 19 juillet 2011 -> http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do;jsessionid=F41FDBD3AF43F45DBE563412E628F175.tpdjo03v_1?cidTexte=JORFTEXT000024403949&categorieLien=id ](qui modifie certaines valeurs, notamment pour l'accélération verticale). Attention, les valeurs du paramètre de sol S et des périodes caractérisitques définies par ces arrêtés peuvent être différentes de celles de la norme NF EN 1998-1. Elles sont données par les tableaux ci-après : {5{- Pour les zones de sismicité 1 à 4}5} |{{Classes de sol}}|{{Valeur du paramètre de sol S}} |{{TB}}| {{TC}}| {{TD}}| |A | 1 | 0,03 | 0,2 | 2,5 | |B | 1,35 | 0,05 | 0,25 | 2,5 | |C | 1,5 | 0,06 | 0,4 | 2 | |D | 1,6 | 0,1 | 0,6 | 1,5 | |E | 1,8 | 0,08 | 0,45 | 1,25 | {5{- Pour la zone de sismicité 5}5} |{{Classes de sol}}|{{Valeur du paramètre de sol S}} |{{TB}}| {{TC}}| {{TD}}| |A | 1 | 0,15 | 0,4 | 2 | |B | 1,2 | 0,15 | 0,5 | 2 | |C | 1,15 | 0,2 | 0,6 | 2 | |D | 1,35 | 0,2 | 0,8 | 2 | |E | 1,4 | 0,15 | 0,5 | 2 | Les modalités d’utilisation du paramètre de sol S et des périodes caractéristiques {{ TB, TC, TD}} des spectres de réponse de chaque classe de sol sont définies dans la norme NF EN 1998-1 septembre 2005 ([commande des normes Eurocode 8 à l’AFNOR -> http://www.afnor.org/]).