Guide de conception pour les composants non structurels parasismiques

Lorsque nous pensons aux bâtiments résistants aux tremblements de terre, notre esprit se concentre généralement sur les éléments structurels - les poutres en acier, les colonnes de béton et les systèmes de fondation qui maintiennent les bâtiments debout. an often-overlooked aspect of seismic safety lies in what engineers call "non-structural components"—the elements that don't support a building's weight but can become deadly hazards when earthquakes strike.

Le tremblement de terre de Northridge en Californie en 1994 nous a appris une leçon sérieuse: bien que les dégâts structurels soient importants, 80 à 90% des dommages aux bâtiments sont dus à des défaillances de composants non structurels.Dix hôpitaux critiques dans la zone touchée ont été contraints de fermer temporairement en raison de problèmes tels que les fuites d'eau., des vitres brisées, des luminaires qui tombent et des systèmes d'alimentation d'urgence défaillants, ce qui entrave gravement la réponse médicale après une catastrophe.

Cette catastrophe a démontré que la conception sismique pour les composants non structurels n'est pas une ingénierie facultative, mais une question de vie ou de mort.

La Société américaine des ingénieurs civils (ASCE) définit les composants non structurels dans le chapitre 13 de l'ASCE 7 comme des éléments de construction fixés en permanence qui ne supportent pas de charges structurelles.

• Composants architecturaux:Plafonds, cloisons, luminaires et revêtements
• Systèmes mécaniques:Équipement de climatisation, tuyauterie, conduites
• Systèmes électriques:Générateurs, appareils de commutation, conduits
• Systèmes de plomberie:Appareils de chauffage de l'eau

L'ASCE 7 introduit plusieurs concepts essentiels pour la conception sismique non structurelle:

• Composant:L'équipement ou l'élément d'utilité lui-même (par exemple, manipulateur d'air, pompe)
• Soutenir:La méthode de transfert des charges des composants vers la structure (appuis, accrochages)
• En pièce jointe:La méthode de raccordement physique (boulons, soudures)
• Facteur d'importance (Ip):Un multiplicateur reflétant la criticalité d'un composant des valeurs plus élevées pour les systèmes de sécurité sociale tels que les équipements hospitaliers

La section 13 de l'ASCE 7-10 est modifiée.2.1 exige la conception sismique des éléments architecturaux. Les risques sont clairs:

• Les plafonds non fixés peuvent s'effondrer, bloquant les voies d'évacuation.
• Les lampes qui tombent deviennent des projectiles mortels.
• Les bibliothèques qui se tapent peuvent piéger les occupants.
• Les vitres brisées des murs des rideaux créent des débris dangereux

La section 13.5 fournit des coefficients sismiques pour la conception de systèmes d'armature appropriés basés sur:

• Poids et dimensions des composants
• Hauteur du raccordement au sol
• Construire une zone sismique

Pour les hôpitaux et autres installations critiques, le maintien de la fonction mécanique/électrique après un séisme est essentiel.

• Équipement de climatisation:Requiert un isolement de la base ou un montage à retenue
• Systèmes de tuyauterie:Besoin de connexions flexibles et de raffermissement sismique
• Appareils électriques:Il doit résister aux basculements et maintenir les connexions.
• Énergie de secours:Les générateurs nécessitent un montage sismique spécial.

L'ASCE 7 établit des règles claires pour déterminer le moment où une protection sismique est requise:

• Composants de poids > 400 lb (181 kg)
• Appareils dont le centre de gravité est supérieur à 1,2 m au sol
• Exigences spécifiques pour les conduits électriques et les conduits

La norme permet des exceptions limitées, telles que:

• Pièces de tuyauterie de petit diamètre, avec accrochage de moins de 12 pouces
• Systèmes de support légers (< 10 lb/pi)

Une bonne conception sismique des composants non structurels exige:

• Compréhension des exigences du chapitre 13 de l'ASCE 7
• Coordination entre les disciplines de l'architecture et de l'ingénierie
• Considérant les besoins de fonctionnalité post-séisme
• Mettre en œuvre des détails de renforcement appropriés pendant la construction

Comme l'a démontré le tremblement de terre de Northridge, la négligence de ces éléments "secondaires" peut avoir des conséquences primaires pour la sécurité des vies et la fonctionnalité des bâtiments.Il n'y a pas de détails sans importance, seulement des opportunités de sauver des vies grâce à une conception réfléchie..