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EPFL – IS – BETON 1 METHODE RISK & SAFETY TECHNIQUE D’ÉVALUATION DU RISQUE SISM

EPFL – IS – BETON 1 METHODE RISK & SAFETY TECHNIQUE D’ÉVALUATION DU RISQUE SISMIQUE Izmit, Turquie, 1999, Photo EPFL EPFL – IS – BETON 2 Méthode Risk&Safety 1. Introduction ..............................................................................................................................3 1.1 Phénomènes de tremblement de terre................................................................................3 1.2 Risque humain face aux tremblements de terre.................................................................3 1.3 Mesures préventives...........................................................................................................3 2. Priorités pour la protection des constructions existantes.........................................................4 2.1 Situation de départ..............................................................................................................4 2.2 Tâches.................................................................................................................................4 2.3 Méthodes d’évaluation......................................................................................................5 3. Manuels pour la première étape...............................................................................................7 3.1 Généralités..........................................................................................................................7 3.2 Mesure du dommage..........................................................................................................7 3.2.1 Généralités...................................................................................................................7 3.2.2 Indice pour le risque direct des personnes..................................................................7 3.2.3 Conséquences Indirectes.............................................................................................8 3.3 Enregistrements de la vraisemblance d'écroulement.........................................................8 3.3.1 Généralités...................................................................................................................8 3.3.2 Emplacement de l'édifice............................................................................................9 3.3.3 Etat des connaissances à la date de la conception du projet ......................................9 3.3.4 Comportement du système porteur...........................................................................10 3.3.5 Indice pour la vraisemblance d'écroulement ............................................................12 3.4 Evaluation de la sécurité au tremblement de terre ..........................................................12 3.4.1 Indice de risque .........................................................................................................12 3.4.2 Listes de priorités ......................................................................................................12 3.4.3 Conséquences Indirectes...........................................................................................13 3.4.4 Recommandations.....................................................................................................14 3.5 Autres procédés................................................................................................................14 4. Bibliographie ..........................................................................................................................15 Traduit du document original le 21.11.2000. EPFL – IS – BETON 3 1. Introduction 1.1 Phénomènes de tremblement de terre En cas d'un tremblement de terre, la surface terrestre se déplace pendant plusieurs secondes -à fréquences (de 0.1 à 50 hertz) de manière variable et alternative- horizontalement et verticalement, selon l'intensité du tremblement de terre de l'ordre de grandeur des centimètres jusqu'aux décimètres. Lors de grands séismes, des parties de la surface terrestre se déchirent. Ces cassures dans les pentes raides provoquent des glissements de terrain. Comme conséquence, les bâtiments se trouvant dans les zones touchées subissent, selon les amplitudes et la durée d'oscillation, le type de fréquence, mais aussi en fonction de leur utilisation et de leur méthode de construction, de plus ou moins lourds dégâts, jusqu'à l'écroulement et l’ensevelissement de personnes. Les ponts et passerelles peuvent être mis hors service ou glisser de leurs butées et tomber, les pentes se renverser, les rues et chemins se soulever et les murs d'appui rompre. Les conduites d'eau, de gaz, d'huile et de courant électrique subissent également des dommages. Le gaz et l'huile s’échappent, les courts-circuits déclenchent des incendies. Des produits dangereux peuvent également être libérés. L'eau pour lutter efficacement contre les incendies manque. Les pompiers et ambulances ne peuvent emprunter les routes d'accès à cause de leur état et interviennent dans des conditions rendues difficiles voir même impossibles. Les moyens de communication comme le téléphone ne fonctionnent pas, car les centrales ou les stations de relais peuvent être détruites ou tomber en panne suite à des endommagements. 1.2 Risque humain face aux tremblements de terre La phase 1 : les personnes sont compromises avant tout directement dans la sphère d'influence des bâtiments touchés par le tremblement de terre. Elles comptent exclusivement sur les secours, si elles ne peuvent pas se dégager des gravats. La durée de cette phase se mesure en minutes et en heures qui suivent directement l’événement. La phase 2 : les personnes sont compromises après un séisme indirectement par le retard du sauvetage suite aux manquements dans les éléments de la chaîne de sauvetage. On parle du réseau vital; c’est à dire les bâtiments et de leurs accès, de la police, des pompiers, des ambulances, des hôpitaux, mais aussi par le manque de coordination au sein des forces extérieures, par exemple des entreprises de construction pour le déblaiement ou la force d’intervention militaire (les tentes, véhicules, hôpitaux de campagne, etc.) Les personnes sont aussi dans cette phase soumises à des incendies, raz de marée, produits dangereux, etc. La durée de cette phase se mesure en heures jusqu'à quelques jours. La phase 3 : les personnes sont compromises à plus long terme à cause des déficiences du réseau vital, c’est-à-dire à cause des défauts dans l'approvisionnement en eau ainsi que de l'élimination des déchets des eaux usées et des ordures, à cause des dommages des rues et des chemins de fer, à cause des moyens de communication détériorés et à cause du manque d’énergie, de l'approvisionnement médical des sans-abri et des victimes. La durée de cette phase se mesure en semaines jusqu'en mois. 1.3 Mesures préventives Le risque pour les personnes durant la phase 1 peut, par les mesures de protection aux bâtiments, être fortement diminué. Les moyens disponibles pour cela sont définis dans les EPFL – IS – BETON 4 priorités. Il faut donc classer avec soin les bâtiments vulnérables, en tenant compte du rendement de sauvetage. Le risque pour les personnes dans la phase 2 peut être diminué par la préservation de la capacité de fonctionner (garantir l’aptitude au service) des éléments de la chaîne de sauvetage en cas d'un tremblement de terre. Aussi ici il faut établir avec soin les priorités tenant compte des redondances avec la phase ultérieure. La protection des Lifelines permettant l'amoindrissement des problèmes dans la phase 3 est très coûteuse. Mais des mesures adéquates peuvent être appliquées à de nouvelles constructions et dispositifs annexes, ainsi qu’aux ouvrages existants selon les opportunités et les conséquences. 2. Priorités pour la protection des constructions existantes 2.1 Situation de départ L'évaluation des édifices face au tremblement de terre a été longtemps négligée du fait que le risque sismique a toujours été sous-estimé. Sa prise en considération s’est faite relativement tard dans les normes de la société des ingénieurs et des architectes suisses (SIA) et donc dans la construction. La norme SIA 160 [1], publiée en 1970, considère pour la première fois le dimensionnement au séisme. Elle contient des notions essentielles comme la surveillance des constructions, des outils permettant de prendre en compte les séismes dans le dimensionnement des bâtiments. Elle utilisait une force de remplacement horizontale, indépendante de la fréquence. Elle aborde également les règles pour l'évaluation des édifices face au tremblement de terre. Dans son édition de 1989 (norme SIA 160 [2]), l’influence sur l’aptitude au service est approfondie et le caractère aggravant de la perte d’aptitude au service est pris en considération. L’utilisation de cette norme est une bonne base pour la conception efficace des nouvelles constructions face au danger sismique. Donc, environ 90% des bâtiments existants en Suisse ont été projetés et construits avant 1989, et environ 70% avant 1970. Ces bâtiments ne sont pas, habituellement, spécialement dimensionnés avec une réflexion englobant le tremblement de terre. La sécurité face au tremblement de terre de ces constructions est fortement inconnue, mais suffit peut-être, bien qu’elles ne satisfassent pas aux critères de dimensionnement de la norme. Selon la ligne générale de la norme SIA 462 [3], l’évaluation de la vulnérabilité des édifices existants doit être contrôlée dans les cas où de nouvelles connaissances en la matière apparaîtraient. Ce motif de contrôle des constructions existantes sur la sécurité de tremblement de terre est donné aujourd’hui. 2.2 Tâches Le service des bâtiments du canton du Valais veut évaluer la vulnérabilité des constructions existantes et les influences possibles d’un tremblement de terre. La société Risk&Safety a été chargée, en collaboration avec l'institut de statique des construction de ETH Zurich, sous la direction de Prof. J. Schneider, de développer et d’adapter le concept appliqué [4] aux conditions locales, dans le but d’initialiser les travaux de prévention et de les accompagner. Ce concept (voir la figure 1) doit orienter la démarche d’intervention. Il fixe les étapes convenables permettant un jugement organisé et global. Il considère aussi le fait que les moyens à disposition, tant humains que financiers, soient limités. La première étape d'un tel processus est du ressort du service des bâtiments du canton. Elle vise à évaluer rapidement les constructions existantes face au risque de tremblement de terre permettant une classification. De cette classification, une liste de priorités aide le responsable des choix dans la mise en place des interventions nécessaires. EPFL – IS – BETON 5 Les étapes suivantes doivent être plus exactement examinées seulement si le besoin s’en fait sentir, en fonction du résultat de la première phase. Elles font l’objet d’un manuel spécifique. 2.3 Méthodes d’évaluation L’évaluation des édifices s’obtient graduellement. Elle s'oriente initialement par rapport au risque de dommage corporel puis, aux étapes suivantes, aux autres dommages. De plus une réflexion avantages/coûts est considérée (rendement de l’intervention). L’évaluation d’après le manuel présenté ici permet en peu de temps une première caractérisation d'un édifice par rapport au risque de tremblement de terre. Pour ce but, on définit l’indice de risque RZ. La recherche se fait tant sur le nombre de personnes concernées que sur la vraisemblance d'écroulement du bâtiment considéré. L'indice de risque RZ permet d’établir la liste de priorités de la manière expliquée dans la figure ci-dessous. La distribution géographique des risques sismiques combinée avec la vulnérabilité des édifices jugés dictent le besoin et les priorités d’intervention. La décision, si un édifice doit subir une évaluation plus approfondie, est prise en fonction de la caractérisation du risque obtenu dans la première étape. Elle justifie la recherche de renseignements supplémentaires et complémentaires. La position du bâtiment dans la chaîne de sauvetage, c’est-à-dire par rapport à la fonction de sauvetage et à la protection de catastrophes, sont aussi pris en considération. Les édifices pour lesquels un assainissement pour uploads/Ingenierie_Lourd/ evaluation-du-risque-sismique.pdf