Murs en maçonnerie de briques face aux séismes

Ce texte est une traduction faite du document Earthquake Tip 12 de IITK. Consulter ce lien pour la version originale (http://www.iitk.ac.in/nicee/EQTips/EQTip12.pdf)

Les bâtiments en maçonnerie sont des structures fragiles, et ils sont aussi parmi les plus vulnérables face aux fortes solicitations sismiques. Ceci peut être confirmé en constatant les dégâts dans ces constructions au cours des tremblements de terre. Il est donc très important d’améliorer leur comportement. Et pour atteindre cet objectif, un certain nombre de techniques peuvent être utilisées.

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Les vibrations du sol lors d’un séisme engendrent des forces d’inertie sur toute la masse du bâtiment. Ces forces traversent le toit et les murs jusqu’à arriver aux fondations. Le but du dimensionnement parasismique c’est de faire en sorte que ces forces atteignent le sol sans causer de grands dommages au bâtiment. À titre de rappel, un bâtiment en maçonnerie a trois composantes: le toit, le mur et la foundation (Figure 1a). Mais les murs en sont les plus vulnérables. Un mur peut être facilement basculé si sa partie supérieure est poussée horizontalement dans une direction perpendiculaire à son plan (faible direction), mais offre beaucoup plus de résistance si cette force se situe dans son plan (direction forte) (Figure 1b).

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Lors d’un séisme, le sol se déplace dans la direction verticale et aussi dans deux directions horizontales. Mais les vibrations horizontales sont les plus nuisibles pour les bâtiments en maçonnerie. Les forces d’inertie horizontales développées au toit se transfère sur les murs et agissent soit dans la direction faible soit dans la direction forte. Si tous les murs ne sont pas attachés ensemble comme une boîte, ceux qui sont chargés dans leur faible direction ont tendance à se renverser (figure 2a). Pour assurer une meillleure performance sismique, tous les murs doit être joints correctement aux murs adjacents. Ainsi, les murs chargés dans leur faible direction pourront prendre avantage de la bonne résistance latérale offerte par les murs qui sont chargés dans leur forte direction (Figure 2b). Les murs doivent également être attachés au toit et à la base pour préserver leur intégrité globale.

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Comment améliorer la performance des murs en maçonnerie?
Les murs en maçonnerie sont élancés à cause de leur petite épaisseur par rapport à leur hauteur et leur longueur. Un moyen simple de les empêcher de se renverser pendant un tremblement de terre c’est de les bien lier avec le toit et avec les fondations comme une boîte en carton. Tout d’abord, les connexions entre les murs doivent être bien faites. Cela peut être atteint en (a) assurant une bonne jonction des murs dans les coins, et en (b) employant des bandes horizontales à différents niveaux, particulièrement au dessus des portes et des fenêtres. Deuxièmement, la taille des ouvertures des portes et des fenêtres doivent être petite. Plus les ouvertures sont petites, plus la résistance offerte par le mur est grande. Troisièmement, la tendance d’un mur à se renverser quand il poussé dans la direction faible peut être réduite en limitant ses rapports longueur sur épaisseur et hauteur sur épaisseur (Figure 3). Les codes de conception spécifient les limites pour ces rapports. Un mur trop haut ou trop long par rapport à son épaisseur, est particulièrement vulnérable aux tremblements de terre dans sa direction faible.

La performance sismique d’un mur en maçonnerie est très sensible aux propriétés de ses constituents. En Inde, les propriétés de ces matériaux varient en raison de la variation des matériaux de base et des méthodes de construction. La maçonnerie peut etre composée par exemple des briques d’argile (brûlés et non brûlés), de blocs de béton (pleins et creux), de blocs de pierre. Les briques d’argile brûlées sont les plus couramment utilisés. Ces briques sont intrinsèquement poreuses, et ainsi ils absorbent de l’eau. La porosité excessive est préjudiciable à un bon comportement de la maçonnerie parce que les briques aspirent l’eau du mortier adjacent, ce qui entraîne une mauvaise liaison entre la brique et le mortier et une difficulté à mettre la maçonnerie en place. Pour cette raison, les briques de faible porosité doivent être utilisées, et ils doivent être trempés dans l’eau avant d’être utilisés pour minimiser la quantité d’eau tirée du mortier.

Divers mortiers sont aussi utilisés: mortier de boue, mortier de ciment et de sable, ou mortier de ciment, de sable et de chaux. Parmi ceux-ci, le mortier de boue est le plus faible; il s’écrase facilement à sec, coule vers l’extérieur et possède une très faible résistance sismique. Le mortier de ciment et de sable à la chaux est le plus approprié. Ce mélange fournit une excellente ouvrabilité pour la pose des briques, peut s’étirer sans s’effondrer pendant un faible tremblement de terre, et se lie bien avec les briques. La réponse sismique des murs de maçonnerie dépend de la résistance relative des briques et du mortier. Les briques doivent être plus fortes que le mortier. Une trop grande épaisseur du mortier n’est pas souhaitable. Généralement, une couche de mortier de 10 mm d’épaisseur est pratiquement et esthétiquement satisfaisant. Les normes indiennes prescrivent les types préférés de briques et de mortier à utiliser dans les bâtiments pour chaque zone sismique.

Author: marclaguerreblog

PhD Student in Civil Engineering at Rice University