ISO 3010:1988
(Main)Bases for design of structures — Seismic actions on structures
Bases for design of structures — Seismic actions on structures
Presents basic methods for the determination of seismic actions on structures. Specifies methods of evaluating seismic actions for the earthquake-resistant design of buildings, towers, chimneys, and similar structures. Most of the principles are applicable also to stuctures such as bridges, dams, harbour installations, tunnels, fuel storage tanks, chemical plants, conventional power plants excluding nuclear power plants.
Bases du calcul des constructions — Actions sismiques sur les structures
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
IS0
INTERNATIONAL STANDARD
3010
First edition
1988-07-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
ME)KflYHAPOflHAR OPTAHM3A~klfl I-IO CTAHfiAPTM3A~MM
Bases for design of structures - Seismic actions on
structures
- Actions sismiques sur /es structures
Bases du calcul des constructions
Reference number
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IS0 3010 : 1988 EI
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0 col-
laborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all mat-
ters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 3010 was prepared by Technical Committee ISO/TC 98,
Bases for design of structures.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless otherwise stated.
0 International Organization for Standardization, 1988 0
Printed in Switzerland
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IS0 3010 : 1988 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Bases for design of structures - Seismic actions on
structures
0 Introduction NOTE - Severe and moderate earthquakes described above may cor-
respond respectively to accidental and variable actions - see 5.1. In
addition to the earthquake-resistant design and construction of struc-
This International Standard presents basic methods for the
tures stated in this International Standard, adequate countermeasures
determination of seismic actions on structures. The seismic ac-
should be considered against the secondary disasters such as fire,
tions described are fundamentally compatible with IS0 2394.
leakage of hazardous materials from industrial facilities or storage
tanks, and large scale land-slides which may be triggered by the earth-
quake.
1 Scope and field of application
This International Standard specifies methods of evaluating
4 Principles of earthquake-resistant design
seismic actions for the earthquake-resistant design of
buildings, towers, chimneys, and similar structures. Most of
4.1 For better seismic resistance, it is recommended that
the principles are applicable also to structures such as bridges,
structures have simple forms in both plan and elevation.
dams, harbour installations, tunnels, fuel storage tanks,
chemical plants, conventional power plants, etc.
NOTE - When a structure with complex form is to be designed, an ac-
curate dynamic analysis should be made in order to check the potential
The methods specified in this International Standard do not
behaviour of the structure.
cover nuclear power plants, since they are dealt with separately
in other International Standards.
4.2 Structural elements to resist horizontal seismic actions
should be arranged such that torsional effects become as small
as possible.
2 Reference ’
NOTE - Irregular shapes in plan and eccentric distribution of loads are
I S 0 2394, General principles on reliability for structures.
not desirable, since they produce torsional effects which are difficult to
assess accurately and which may amplify the dynamic response of the
structure.
3 Bases of earthquake-resistant design
4.3 The structural system should be clearly open to rational
The basic philosophy of earthquake-resistant design of struc-
analysis. In computing the earthquake response of a building,
tures is, in the event of earthquakes,
the influence of not only the structural frames but also walls,
floors, partitions, windows, etc., should be considered.
a) to prevent human injury;
4.4 The structural system and its structural elements should
b) to ensure continuity of vital services;
have both adequate strength and ductility for the applied
seismic actions.
c) to minimize damage to property.
NOTE - The structure should have not only adequate strength for the
It is recognized that to give complete protection against all
applied seismic actions but also have sufficient ductility to ensure suffi-
earthquakes is not economically feasible for most types of
cient energy absorption. Special attention should be given to brittle
structures. This International Standard states the following
behaviour of structural elements such as, for example, buckling, bond
principles.
failure, shear failure, and joint and element fracture. The deterioration
of the restoring force under load reversals should be taken into ac-
a) The structure should not collapse nor harm human lives count. The ultimate capacity of the structure may be higher than that
assumed in the analysis. It should be considered how this would affect
by severe earthquakes which possibly could occur at the site
the structural behaviour under severe earthquake loadings. There may
(ultimate limit state).
especially be a risk of high stress levels in the foundations.
b) The structure should withstand moderate earthquakes
which may be expected to occur at the site during the ser-
4.5 The deformation of the structure under seismic actions
vice life of the structure without structural damage and with
should be limited, neither causing inconvenience in the use of
non-structural damage within accepted limits (serviceability
the structure for moderate earthquakes, nor endangering
limit state).
public safety for severe earthquakes.
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IS0 3010 : 1988 (E)
NOTE - There are two kinds of deformations to be controlled : the 5.3 The design seismic actions shall be determi ned after con-
inter-story drift which is the lateral displacement within a story and the following points.
sideration of the
total lateral displacement relative to the base. The inter-story drift
should be limited to restrict damage to non-structural elements such as
a) Seismicity of the region
glass panels, curtain walls, plaster walls and other partitions for
moderate earthquakes and to control against fracture of structural
elements and instability of the structure for severe earthquakes. The
The seismicity of the region where a structure is to be con-
control of the total displacement is concerned with the reduction of
structed is usually indicated by a seismic zoning map, which
panic or discomfort for moderate earthquakes and with sufficient
may be based on either the seismic history or on seismotec-
separations of two adjoining structures to avoid damaging contact for
tonic data of the region, or on a combination of historical
severe earthquakes. In the evaluation of deformations under severe
and seismotectonic data. In addition, the expected values of
earthquakes, it is generally necessary to account for the second order
the maximum intensity of the earthquake in the region in a
effect which is caused by the additional moment due to the large defor-
given future period of time should be determined on the
mation and the gravity load.
basis of the local seismicity.
NOTE - In addition to the consideration of the historical records of
4.6 The characteristic of construction sites under seismic ac-
earthquakes, investigation of actual earthquake faults in the region
tions should be evaluated. Sites that cannot be adequately
will provide valuable guidance for estimating the future occurrence
assessed or sites where the consequences of seismic actions
of earthquakes.
cannot be incorporated into the design of the structure should
be avoided. There exist many kinds of parameters which can be used to
characterize the intensity of ground shaking. They are seismic in-
tensity scale, peak ground acceleration and velocity, “effective”
The construction site in a seismic active region should be
peak ground acceleration and velocity which are related to smooth-
properly selected and be based on microzonation criteria
ed response spectra, etc. The selection of the type of parameter
(vicinity to active faults, soil profile, soil behaviour under large
depends mainly on available data and the type of structure.
strain, liquefaction potential, topography, and other factors
such as interactions between these).
b) Soil conditions
Dynamic properties of the supporting soil layers of the
structure should be considered. It is generally recognized
Principles of evaluating seismic actions
5
that the motion of the ground at a particular site during
earthquakes has a predominant period of vibration which, in
5.1 Seismic actions shall be taken either as acciden tal actions
general, is shorter on firm ground and longer on soft
or variable actions.
ground. Attention should also be paid to the problem of soil
amplification.
Structures should be designed with representative values of
seismic actions for the ultimate limit state. The serviceability
NOTE - The dynamic properties of ground motions such as
limit states are verified either indirectly, when the action is con- predominant periods of vibration and duration of motion are impor-
sidered as accidental, or directly, when the action is considered tant features as far as destructiveness of earthquakes is concerned.
Furthermore, it should be recognized that structures constructed
as variable (see 6.1).
on soft ground often suffer damage due to irregular or large
settlements during earthquakes. In addition, attention should be
The representative values should be set by the national
paid to soil liquefaction which tends to occur in soft, saturated and
authorities, and may be determined from the viewpoint of
cohesionless sandy soils.
regional seismicity, economic and social situations.
c) Dynamic properties of the structure
5.2 The seismic analysis of structures shall take the dynamic
Dynamic properties, such as periods and modes of vibration
properties of the structure into consideration either by dynamic
and damping properties, should be considered for the
analysis or by equivalent static analysis. A dynamic analysis is
overall soil-structure system. The dynamic properties de-
highly recommended for specific structures such as slender
pend on the shape of the structure, distribution of masses,
high-rise buildings and structures with irregularities of
distribution of rigidities, soil properties, and the type of con-
geometry or mass distribution or rigidity distribution.
struction. Inelastic behaviour of the structural elements
should also be taken into account. A larger value of the
Ordinary structures may be designed by the equivalent static
seismic force should be considered for a structure having
method using conventional linear elastic analysis. Appropriate
less ductile properties or for a structure where a component
post-elastic performance shall be provided by adequate choice
failure may lead to complete structural collapse.
of structural system and ductile detailing. Non-linear methods
of analysis should be employed to verify the sequence of in-
d) Importance of the structure as related to its use
elastic behaviour and formation of collapse mechanism.
A higher level of reliability is required for buildings where
NOTE - If it is essential that services, e.g. mechanical and electrical
large numbers of people assemble, or structures which are
equipment and pipings, retain their functions during and after a severe
essential for public well-being during and after the earth-
earthquake, then the design of these services should preferably be
quakes, such as hospitals, power stations, fire stations,
done by dynamic analysis procedures based on the earthquake
response of the structure which supports them. broadcasting stations, water supply facilities, etc.
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IS0 3010 : 1988 (E)
NOTE - From the point of view of national and political The values of gravity load should be equal to the total permanent
economics, the importance factor of the structure (see 6.1) should load plus a probable variable imposed load. In special areas, a
probable snow load is also to be considered.
generally be increased in urban areas with a high damage potential
and a high concentration of capital investment.
Depending on the definition of the seismic actions as accidental or
variable, the values for the combination of seismic actions and
other actions may be different. For the combination of actions, see
Evaluation of seismic actions in equivalent
6
IS0 2394.
static analyses
6.2 The three displacement components of the ground
motion and their spatial variation, leading to torsional excitation
of structures, have to be considered (see clause A.5).
6.1 In the seismic analysis of structures based on a method
using equivalent static loadings, the accidental and variable
NOTE - The fact that the seismic actions in any direction do not
seismic actions may be evaluated as follows.
attain their maxima at the same time should be borne i n mind.
always
Ultimate limit state
a)
The vertical component of the ground motion is usually less intense
than the horizontal components and is characterized by higher fre-
quencies. In the vicinity of the epicentre, however, the vertical peak ac-
The design lateral seismic force of the ith level of a structure
celeration may be higher than the horizontal peak acceleration.
a, may be deter-
subjected to accidental seismic actions, Fi
I
mined by
Usually the relative motion between different points of the ground may
be disregarded. Howev
...
ISO
NORME INTERNATIONALE
3010
Première édition
1988-07-01
l
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
. MEXflYHAPOjJHAfl OPTAHM3A~MR fl0 CTAH~APTM3A~MM
Bases du calcul des constructions -
Actions sismiques sur les structures
Bases for design of structures - Seismic actions on structures
Numéro de référence
. ISO 3010: 1988 (F)
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Iso 3010 : 1988 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’&O col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 3010 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 98,
Bases du calcul des constructions.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
0
Organisation internationale de normalisation, 1988
Imprimé en Suisse
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ISO 3010 : 1988 (F)
NORME INTERNATIONALE
Bases du calcul des constructions -
Actions sismiques sur les structures
a) La structure ne devrait pas s’écrouler ni mettre en dan-
0 Introduction
ger des vies humaines lorsque des tremblements de terre
sévères peuvent se produire sur le site (état-limite ultime).
La présente Norme internationale a pour objet de présenter des
méthodes fondamentales pour déterminer les actions sismiques
b) La structure devrait résister à des tremblements de terre
sur les structures. Les actions sismiques décrites ici entrent
de moyenne importance qui ont quelque chance de se pro-
tout à fait dans le champ d’application de I’ISO 2394.
duire pendant la durée de service de la structure et ce, sans
dommage structurel, les dégâts non structurels restant dans
des limites acceptables (état-limite de service).
1 Objet et domaine d’application
NOTE - Les séismes sévéres et moyens évoqués ci-dessus peuvent
correspondre respectivement aux actions sismiques accidentelles et
La présente Norme internationale spécifies des methodes
variables définies en 5.1. Parallèlement au projet et à l’exécution de
d’evaluation des actions sismiques permettant le dimensionne-
structures résistant aux séismes dont traite la presente Norme interna-
ment de bâtiments, de tours, de cheminées et de structures
tionale, on devrait envisager des mesures préventives appropriées con-
semblables de sorte qu’ils resistent aux tremblements de terre. tre les sinistres secondaires tels que l’incendie, les fuites de substances
La plupart des principes s’appliquent également aux structures dangereuses sur les sites industriels ou les réservoirs de stockage et
contre les glissements de terrain de grande ampleur qui peuvent être
telles que les ponts, les barrages, les installations portuaires, les
déclenchés par le tremblement de terre.
tunnels, les réservoirs de stockage de carburant, les usines chi-
miques, les centrales électriques conventionnelles, etc.
Les méthodes spécifiées dans la présente Norme internationale 4 Principes du dimensionnement de
ne sont pas applicables aux centrales nucléaires, car elles sont
structures résistant aux séismes
traitées à part dans d’autres Normes internationales appro-
priées.
4.1 Pour offrir une meilleure résistance aux séismes, les
structures doivent de préférence avoir des formes simples, tant
en plan qu’en élévation.
2 Référence
NOTE - Quand on doit concevoir une structure de forme complexe, il
convient de procéder à une analyse dynamique précise, afin d’étudier
I SO 2394, Principes généraux de la fiabilité des constructions.
le comportement potentiel de cette structure.
4.2 Les éléments structurels destinés à résister à des actions
sismiques horizontales doivent être disposés de sorte que les
3 Éléments de base des projets de structures
effets de torsion soient les plus petits possible.
résistant aux séismes
NOTE - II n’est pas souhaitable de réaliser des projets ayant des for-
L’idée principale qui inspire le dimensionnement de structures
mes irrégulières en plan et une répartition excentrique des charges, car
résistant aux séismes est, dans l’hypothèse d’un séisme, la sui-
elles engendrent des effets de torsion qu’il est difficile d’évaluer avec
vante :
précision et qui peuvent amplifier la réponse dynamique de l’ouvrage.
a) prévenir le risque de dommages corporels;
4.3 Le système de structure doit être tel qu’il puisse faire
l’objet d’une analyse rationnelle. Lors du calcul de la réponse
b) assurer la continuité des services vitaux;
d’un bâtiment à un séisme, on devrait considérer non seule-
ment le rôle des structures proprement dites mais aussi celui
c) réduire au minimum les dégâts matériels.
des murs, des planchers, des cloisons, des fenêtres, etc.
II est acquis qu’il n’est pas économiquement réalisable d’envisa-
4.4 La structure et ses éléments doivent présenter à la fois
ger une protection totale de la plupart des structures contre les
une résistance et une ductilité adéquates, eu égard aux actions
séismes. La présente Norme internationale énonce les principes
suivants. sismiques pouvant leur être appliquées.
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Iso 3010 : 1988 (FI
La structure devrait présenter non seulement une résistance 5.2 L’analyse sismique des structures doit prendre en compte
NOTE -
appropriée aux actions sismiques appliquées, mais encore une ductilité
les propriétés dynamiques de la structure, soit par une analyse
suffisante pour garantir une bonne absorption de l’énergie. On devrait
dynamique, soit par une analyse statique équivalente. Une
attacher une attention particulière à la fragilité des éléments de la struc-
analyse dynamique est vivement recommandée en présence de
ture, par exemple au flambage, aux ruptures d’adhérence, au cisaille-
structures particulières telles que les tours et les structures pré-
ment et à la rupture des raccords et des éléments constitutifs de la
sentant des irrégularités de géométrie, de répartition des
structure. On devrait également considérer la détérioration de la force
masses ou de rigidité.
de rappel en cas de sollicitations alternantes. La capacité ultime de la
structure peut être supérieure à celle que laissait prévoir l’analyse. On
Les structures ordinaires peuvent être calculées selon la
devrait considérer les conséquences d’une telle éventualité sur le com-
méthode statique équivalente, par une analyse élastique linéaire
portement de la structure en cas de charges sismiques sévéres. Les
conventionnelle. Un comportement post-élastique approprié de
fondations notamment risquent d’être soumises à des sollicitations
importantes. la structure doit être assuré par un choix judicieux du système
de structure et des dispositions assurant la ductilité. On doit uti-
liser des méthodes non linéaires pour contrôler la séquence des
4.5 La déformation d’une structure soumise à des actions sis-
comportements non élastiques et la formation du mécanisme
miques devrait être limitée et ne devrait engendrer ni des pertur-
d’effondrement.
bations dans l’utilisation de la structure en cas de tremblements
de terre moyens ni mettre en danger la vie de la population en
NOTE - S’il est essentiel que des installations de service, par exemple
cas de violentes secousses.
des équipements mécaniques et électriques ainsi que des tuyauteries,
demeurent opérationnelles pendant et aprés un séisme sévére, la con-
NOTE - On devrait contrôler deux types de déformations : le déplace-
ception de ces installations doit de préférence s’appuyer sur une
ment relatif entre les étages qui représente la deformation latérale sur la
analyse dynamique, fondée sur la réponse de la structure aux tremble-
hauteur d’un étage et le déplacement total par rapport à la base. La
ments de terre.
déformation entre étages devrait être reduite pour limiter I’endomma-
gement des Bléments non structuraux tels que les surfaces vitrées, les
murs-rideaux, les murs en plâtre et autres cloisons, en cas de séismes
53 Les actions sismiques de calcul doivent être déterminées
moyens et pour prévenir la rupture des 6léments structuraux et la perte
aPrès un examen des points suivants
de stabilité de l’ouvrage lors de tremblements sevères. Le contrôle du
déplacement total concerne la maîtrise des effets de la panique ou de
a) Sismicité de la région
l’inconfort lors de secousses moyennes ainsi que la suffisance de la
séparation de deux structures adjacentes pour éviter des contacts
La sismicité de la région où l’on doit réaliser la structure est
néfastes lors de S&&es secousses. Pour évaluer les déformations dues
généralement indiquée sur une carte de zonage sismique,
à de fortes secousses, il est généralement nécessaire de tenir compte
qui peut résulter de l’histoire sismique ou de données sismo-
de l’effet de second ordre provoqué par le moment supplémentaire dû
tectoniques de la région ou de la combinaison de ces deux
à la déformation importante et à la charge totale supportée par la struc-
ture. ensembles. On doit en outre déterminer l’intensité maximale
vraisemblable d’un séisme dans la région dans un intervalle
de temps donné, à partir des données locales de sismicité.
4.6 II convient d’évaluer les caractéristiques des sites de
construction vis-à-vis d’actions sismiques et d’éviter les sites
NOTE - Parallèlement aux données historiques de sismicité, une
dont l’évaluation est trop incertaine ainsi que ceux pour les-
étude des failles telluriques de la région fournira des informations
quels les conséquences d’un tremblement de terre ne peuvent
précieuses quant à l’estimation des tremblements de terre futurs.
être intégrées dans le calcul de la structure.
De nombreux types de paramètres peuvent être utilisés pour carac-
tériser l’intensité d’un tremblement de terre. On peut citer l’échelle
Le choix d’un site de construction dans une région à activité
d’intensité sismique, l’accélération et la vitesse de pointe du sol,
sismique régulière devrait faire l’objet d’un examen approprié et
l’accélération et la vitesse «effective)) du sol qui sont liées à des
reposer sur des critères de microdécoupage en zones (proxi-
spectres de réponse lissées, etc. Le choix du type de paramètre
mité de failles actives, profil du sol, comportement du sol sous dépend principalement des données disponibles et du type de
structure.
forte sollicitation, possibilité de liquéfaction, topographie, et
autres facteurs tels que les interactions entre eux).
b) Qualité du sol
II y a lieu de considerer les propriétés dynamiques des cou-
ches du sol qui supportent la structure. II est généralement
5 Principes d’évaluation des actions
admis que le déplacement du sol sur un site donne pendant
sismiques
les séismes est caractérisé par une période dominante de
vibration, qui est généralement plus brève sur sol ferme et
5.1 Les actions sismiques doivent être considérées comme plus longue sur sol meuble. On doit également prendre en
actions accidentelles ou actions varia lbles.
compte l’amplification des secousses qui est imputable au
sol.
Les structures doivent être calculées sur la base de valeurs
NOTE - Les propriétés dynamiques des déplacements du sol telles
représentatives des actions sismiques pour l’état-limite ultime.
que les périodes dominantes de vibration et la durée des mouve-
Les états-limites de service sont vérifiés soit indirectement,
ments sont des caractéristiques importantes en ce qui concerne
lorsque l’action est considérée comme accidentelle, soit direc-
l’effet destructeur des tremblements de terre. II convient également
tement, lorsqu’elle est considerée comme variable (voir 6.1).
de reconnaître que les structures construites sur terrain meuble
sont souvent endommagées à cause d’affaissements irréguliers ou
Les valeurs représentatives devraient être fixées par les autori-
importants se produisant au cours des séismes. On devrait en outre
tés nationales, et peuvent être déterminées en fonction de la
considérer la liquéfaction du sol qui tend à se produire dans les sols
sismicité locale et de la situation économique et sociale. meubles, saturés et sablonneux manquant de cohérence.
2
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ISO 3010 : 1988 (FI
Q est le coefficient dynamique lié au spectre de réponse
c) Propriétés dynamiques de la structure
en fonction de l’état du sol (voir chapitre A.31 et des
propriétés d’amortissement de la structure (voir chapi-
Les propriétés dynamiques telles que les périodes et les
tre A.8);
modes de vibration ainsi que les propriétés d’amortissement
doivent être prises en compte dans le cadre d’une analyse
#i est le coefficient caractérisant la répartition des for-
globale sol-structure. Les propriétés dynamiques dépendent
ces sismiques sur la hauteur de la structure; @i remplit la
de la forme de la structure, de la répartition des masses, des
rigidités, des caractéristiques du sous-sol et du type de
condition C@i = 1 (voir chapitre A.4);
construction. II convient également de tenir compte du
comportement post-élastique des éléments de la structure.
G est la charge totale supportée par la structure.
On doit prendre en compte une force sismique supérieure
quand une structure présente des caractéristiques de ducti-
lité réduite ou quand la défaillance d’un élément de la struc-
b) État-limite de service
ture peut conduire à son effondrement total.
La force sismique laterale de calcul appliquée au iéme
d) Importance de la structure en fonction de son utilisation niveau d’une structure soumise à des actions sismiques
variables, Fi, ,,, peut être déterminée de la façon suivante:
Un niveau supérieur de fiabilité s’impose dans les immeubles
F-
accueillant un grand nombre d’individus ou dans des struc- = aBYv @@i G
1, if
tures essentielles pour la protection de la population pen-
où yv est le coefficient de cisaillement normalisé applicable
dant et aprés les tremblements de terre comme les hôpitaux,
les centrales électriques, les centres de lutte contre I’incen- à une action sismique variable, que doit préciser la régle-
mentation nationale.
die, les stations émettrices, les installations d’approvision-
i
nement en eau, etc.
NOTE - On peut omettre le facteur a si un coefficient tel que yn
spécifié dans I’ISO 2394 est adopté dans la procédure de vérifica-
NOTE - Du point de vue de l’économie nationale et politique, il y a
tion et permet de prendre en compte l’importance de la structure et
lieu d’augmenter le coefficient d’importance de la structure
(voir 6.1) dans les zones urbaines à risque élevé et à forte concen- les conséquences d’une défaillance, sans oublier la signification du
type de défaillance.
tration d’investissements en capitaux.
Les valeurs de la charge totale supportée par la structure devraient
être égales à la somme des charges permanentes totales et des
charges d’exploitation probables. Dans certaines régions, on doit
également tenir compte de la neige.
6 Évaluation des actions sismiques en
Selon que des actions sont accidentelles ou variables, les valeurs
analyse statique équivalente
combinant des actions sismiques à d’autres actions peuvent être
différentes. Pour les combinaisons d’actions, voir I’ISO 2394.
6.1 Dans le cadre de l’analyse sismique des structures selon
la méthode
...
IS0
NORME INTERNATIONALE
3010
Première édition
1988-07-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPOAHAR OPrAHM3AuMR no CTAH.4APTM3AuMM
Bases du calcul des constructions -
Actions sismiques sur les structures
Bases for design of structures - Seismic actions on structures
Numéro de référence
IS0 3010: 1988 (F)
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IS0 3010 : 1988 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I‘ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitemenj avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
nationales par le Conseil de
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 YO au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale IS0 3010 a été élaborée par le comité technique ISOiTC 98,
Bases du calcul des constructions.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu‘il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
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Imprimé en Suisse
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NORM E I NTE RN ATlON ALE IS0 3010 : 1988 (FI
Bases du calcul des constructions -
Actions sismiques sur les structures
O Introduction a) La structure ne devrait pas s'écrouler ni mettre en dan-
ger des vies humaines lorsque des tremblements de terre
sévères peuvent se produire sur le site (état-limite ultime).
La présente Norme internationale a pour objet de présenter des
méthodes fondamentales pour déterminer les actions sismiques
b) La structure devrait résister à des tremblements de terre
sur les structures. Les actions sismiques décrites ici entrent
de moyenne importance qui ont quelque chance de se pro-
tout à fait dans le champ d'application de I'ISO 2394.
duire pendant la durée de service de la structure et ce, sans
dommage structurel, les dégâts non structurels restant dans
des limites acceptables (état-limite de service).
1 Objet et domaine d'application
NOTE - Les séismes sévbres et moyens Bvoqués ci-dessus peuvent
correspondre respectivement aux actions sismiques accidentelles et
La presente Norme internationale specifies des methodes
variables definies en 5.1. Parallblement au projet et B l'exécution de
d'evaluation des actions sismiques permettant le dimensionne-
structures résistant aux séismes dont traite la presente Norme interna-
ment de bâtiments, de tours, de cheminees et de structures
tionale, on devrait envisager des mesures préventives appropriées con-
semblables de sorte qu'ils resistent aux tremblements de terre.
tre les sinistres secondaires tels que l'incendie, les fuites de substances
La plupart des principes s'appliquent Bgalement aux structures dangereuses sur les sites industriels ou les reservoirs de stockage et
contre les glissements de terrain de grande ampleur qui peuvent être
telles que les ponts, les barrages, les installations portuaires, les
declenchés par le tremblement de terre.
tunnels, les reservoirs de stockage de carburant, les usines chi-
miques, les centrales Blectriques conventionnelles, etc.
Les méthodes spécifiées dans la présente Norme internationale
4 Principes du dimensionnement de
ne sont pas applicables aux centrales nucléaires, car elles sont
structures resistant aux seismes
traitées à part dans d'autres Normes internationales appro-
priées.
4.1 Pour offrir une meilleure resistance aux séismes, les
structures doivent de préférence avoir des formes simples, tant
en plan qu'en élévation.
2 Référence
NOTE - Quand on doit concevoir une structure de forme complexe, il
convient de procéder a une analyse dynamique précise, afin d'étudier
IS0 2394, Principes g6n6raux de la fiabilit6 des constructions.
le comportement potentiel de cette structure.
4.2 Les éléments structurels destinés à résister à des actions
sismiques horizontales doivent être disposés de sorte que les
3 Éléments de base des projets de structures
effets de torsion soient les plus petits possible.
résistant aux seismes
NOTE - II n'est pas souhaitable de réaliser des projets ayant des for-
L'idée principale qui inspire le dimensionnement de structures
mes irrégulieres en plan et une répartition excentrique des charges, car
résistant aux séismes est, dans I'hypothgse d'un seisrne, la sui-
elles engendrent des effets de torsion qu'il est difficile d'évaluer avec
vante :
précision et qui peuvent amplifier la réponse dynamique de l'ouvrage.
prévenir le risque de dommages corporels;
a)
4.3 Le systeme de structure doit &re tel qu'il puisse faire
l'objet d'une analyse rationnelle. Lors du calcul de la reponse
b) assurer la continuite des services vitaux:
d'un bâtiment à un seisme, on devrait considérer non seule-
ment le rôle des structures proprement dites mais aussi celui
réduire au minimum les dégâts materiels.
c)
des murs, des planchers, des cloisons, des fenêtres, etc.
II est acquis qu'il n'est pas économiquement realisable d'envisa-
ger une protection totale de la plupart des structures contre les
4.4 La structure et ses éléments doivent presenter A la fois
séismes. La présente Norme internationale Bnonce les principes une resistance et une ductilité adequates, eu égard aux actions
suivants.
sismiques pouvant leur être appliquées.
1
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IS0 3010 : 1988 (FI
NOTE - La structure devrait présenter non seulement une résistance 5.2 L‘analyse sismique des structures doit prendre en compte
appropriée aux actions sismiques appliquées, mais encore une ductilité les propriétés dynamiques de la structure, soit par une analyse
suffisante pour garantir une,bonne absorption de l’énergie. On devrait
dynamique, soit par une analyse statique équivalente. Une
attacher une attention particulière à la fragilité des éléments de la struc-
analyse dynamique est vivement recommandée en présence de
ture, par exemple au flambage, aux ruptures d’adhérence, au cisaille-
structures particulières telles que les tours et les structures pré-
à la rupture des raccords et des éléments constitutifs de la
ment et
sentant des irrégularités de géométrie, de répartition des
structure. On devrait également considérer la détérioration de la force
masses ou de rigidité.
de rappel en cas de sollicitations alternantes. La capacité ultime de la
structure peut être supérieure B celle que laissait prévoir l’analyse. On
Les structures ordinaires peuvent être calcul6es selon la
devrait considérer les conséquences d’une telle éventualité sur le com-
méthode statique équivalente, par une analyse elastique linéaire
portement de la structure en cas de charges sismiques sévères. Les
conventionnelle. Un comportement post-élastique approprié de
fondations notamment risquent d‘être soumises à des sollicitations
la structure doit être assure par un choix judicieux du systhme
imDortantes.
de structure et des dispositions assurant la ductilité. On doit uti-
liser des méthodes non linéaires pour contrôler la sequence des
4.5 La déformation d‘une structure soumise à des actions sis-
comportements non elastiques et la formation du mécanisme
miques devrait être limitée et ne devrait engendrer ni des pertur-
d’effondrement .
bations dans l’utilisation de la structure en cas de tremblements
de terre moyens ni mettre en danger la vie de la population en
NOTE - S’il est essentiel que des installations de service, par exemple
cas de violentes secousses.
des équipements mécaniques et électriques ainsi que des tuyauteries,
demeurent opérationnelles pendant et après un séisme sévère, la con-
NOTE - On devrait contrôler deux types de deformations : le dbplace-
ception de ces installations doit de préférence s‘appuyer sur une
ment relatif entre les Btages qui represente la deformation latérale sur la
analyse dynamique, fondée sur la réponse de la structure aux tremble-
hauteur d‘un eta@ et le déplacement total par rapport B la base. La
ments de terre.
deformation entre etages devrait &re rbduite pour limiter I‘endomma-
gement des Bléments non structuraux tels que les surfaces vitrées, les
murs-rideaux, les murs en platre et autres cloisons, en cas de seismes
5.3 Les actions sismiques de calcul doivent être déterminées
moyens et pour prevenir la rupture des élbments structuraux et la perte
après un examen des points suivants.
de stabilite de l‘ouvrage lors de tremblements sévhres. Le contrôle du
deplacement total concerne la maîtrise des effets de la panique ou de
a) Sismicité de la région
l‘inconfort lors de secousses moyennes ainsi que la suffisance de la
separation de deux structures adjacentes pour Bviter des contacts
La sismicité de la région où l‘on doit réaliser la structure est
nefastes lors de sevhres secousses. Pour Bvaluer les déformations dues
généralement indiquée sur une carte de zonage sismique,
B de fortes secousses, il est généralement nécessaire de tenir compte
qui peut résulter de l’histoire sismique ou de données sismo-
de l’effet de second ordre provoque par le moment supplementaire dû
tectoniques de la région ou de la combinaison de ces deux
B la deformation importante et B la charge totale supportée par la struc-
ensembles. On doit en outre déterminer l’intensité maximale
ture.
vraisemblable d‘un séisme dans la région dans un intervalle
à partir des données locales de sismicité.
de temps donné,
4.6 II convient d’évaluer les caractéristiques des sites de
construction vis-à-vis d’actions sismiques et d’éviter les sites
NOTE - Parallèlement aux données historiques de sismicité, une
dont I’évaluation est trop incertaine ainsi que ceux pour les-
étude des failles telluriques de la région fournira des informations
quels les conséquences d‘un tremblement de terre ne peuvent
précieuses quant B l’estimation des tremblements de terre futurs.
être intégrées dans le calcul de la structure.
De nombreux types de paramètres peuvent être utilisés pour carac-
tériser l’intensité d’un tremblement de terre. On peut citer I’échelle
Le choix d‘un site de construction dans une région à activité
d’intensité sismique, l’accélération et la vitesse de pointe du sol,
sismique régulihre devrait faire l‘objet d’un examen approprié et
l’accélération et la vitesse ((effective)) du sol qui sont liées à des
reposer sur des critères de microdécoupage en zones (proxi- spectres de réponse lissées, etc. Le choix du type de paramètre
mité de failles actives, profil du sol, comportement du sol sous dépend principalement des données disponibles et du type de
structure.
forte sollicitation, possibilité de liquéfaction, topographie, et
autres facteurs tels que les interactions entre eux).
b) Qualité du sol
II y a lieu de considerer les propriétés dynamiques des cou-
ches du sol qui supportent la structure. II est genéralement
5 Principes d’evaluation des actions
admis que le deplacement du sol sur un site donne pendant
sismiques
les seismes est caracterise par une periode dominante de
vibration, qui est generalement plus breve sur sol ferme et
Les actions sismiques doivent être considérées comme plus longue sur sol meuble. On doit Bgalement prendre en
5.1
actions accidentelles ou actions variables.
compte l‘amplification des secousses qui est imputable au
sol.
Les structures doivent être calculées sur la base de valeurs
NOTE - Les propriétés dynamiques des déplacements du sol telles
représentatives des actions sismiques pour l’état-limite ultime.
que les périodes dominantes de vibration et la durée des mouve-
Les états-limites de service sont vérifies soit indirectement,
ments sont des caractéristiques importantes en ce qui concerne
lorsque l‘action est considérée comme accidentelle, soit direc-
l‘effet destructeur des tremblements de terre. II convient également
tement, lorsqu’elle est considérée comme variable (voir 6.1 ).
de reconnaître que les structures construites sur terrain meuble
sont souvent endommagées à cause d‘affaissements irréguliers ou
Les valeurs représentatives devraient être fixées par les autori-
importants se produisant au cours des séismes. On devrait en outre
tes nationales, et peuvent être déterminées en fonction de la
considérer la liquéfaction du sol qui tend B se produire dans les sols
meubles, saturés et sablonneux manquant de cohérence.
sismicité locale et de la situation Bconomique et sociale.
2
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IS0 3010 : 1988 (FI
Propriétés dynamiques de la structure e est le coefficient dynamique lié au spectre de réponse
c)
en fonction de I’état du sol (voir chapitre A.3) et des
propriétés d’amortissement de la structure (voir chapi-
Les propriétés dynamiques telles que les périodes et les
tre A.8);
modes de vibration ainsi que les propriétés d’amortissement
doivent être prises en compte dans le cadre d’une analyse
4; est le coefficient caractérisant la répartition des for-
globale sol-structure. Les propriétés dynamiques dépendent
ces sismiques sur la hauteur de la structure; @, remplit la
de la forme de la structure, de la répartition des masses, des
rigidités, des caractéristiques du sous-sol et du type de
condition = 1 (voir chapitre A.4);
construction. Il convient également de tenir compte du
comportement post-élastique des éléments de la structure.
G est la charge totale supportée par la structure.
On doit prendre en compte une force sismique supérieure
quand une structure présente des caractéristiques de ducti-
lité réduite ou quand la défaillance d‘un élément de la struc-
b) État-limite de service
ture peut conduire à son effondrement total.
La force sismique latérale de calcul appliquée au ihe
d) Importance de la structure en fonction de son utilisation niveau d‘une structure soumise B des actions sismiques
Fi, v, peut être déterminée de la façon suivante :
variables,
Un niveau supérieur de fiabilité s‘impose dans les immeubles
accueillant un grand nombre d’individus ou dans des struc-
tures essentielles pour la protection de la population pen-
où yv est le coefficient de cisaillement normalisé applicable
dant etaprès tes tremblements de terre comme les hôpitaux,
à une action sismique variable, que doit préciser la régle-
les centrales électriques, les centres de lutte contre I’incen-
mentation nationale.
die, les stations émettrices, les installations d’approvision-
nement en eau, etc.
NOTE - On peut omettre le facteur a si un coefficient tel que yn
spécifié dans I’ISO 2394 est adopté dans la procédure de vérifica-
NOTE - Du point de vue de I’économie nationale et politique, il y a
tion et permet de prendre en compte l‘importance de la structure et
lieu d’augmenter le coefficient d’importance de la structure
les conséquences d’une défaillance, sans oublier la signification du
(voir 6.1) dans les zones urbaines à risque élevé et à forte concen-
type de défaillance.
tration d’investissements en capitaux.
Les valeurs de la charge totale supportée par la structure devraient
être égales à la somme des charges permanentes totales et des
charges d‘exploitation probables. Dans certaines régions, on doit
également tenir compte de la neige.
6 Évaluation des actions sismiques en
Selon que des actions sont accidentelles ou variables, les valeurs
analyse statique équivalente
combinant des actions sismiques à d’autres actions peuvent être
différentes. Pour les combinaisons d’actions, voir I‘ISO 2394.
6.1 Dans le cadre de l’analyse sismique des
...
Questions, Comments and Discussion
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