risques-infos1 seisme

Editorial

Le tremblement de terre est la catastrophe naturelle la plus meurtrire et la plus destructrice. La prvention reste le moyen le plus efficace pour en attnuer les effets. Depuis une quinzaine dannes, les recherches effectues dans le domaine du risque sismique ont fait des progrs significatifs. Il est donc naturel que "Risques Infos" y consacre un numro pour faire le point sur leurs derniers dveloppements. Il est naturel aussi quil fasse largement appel aux chercheurs et ingnieurs grenoblois car ceux-ci sont la pointe de lobservation et de la recherche dans ce domaine. Dfinir les zones plus haut risque, assurer une surveillance permanente de lactivit sismique et des failles, tudier les effets de site ainsi que le comportement des sols et des ouvrages, doivent conduire llaboration de rgles parasismiques de plus en plus fiables. Prventivement, une sensibilisation des lus locaux, des scolaires et de la population savre essentielle. Tous ces aspects seront abords principalement dans le cadre de notre rgion qui se veut pilote dans le domaine du risque sismique en France.

Guy Perrier, Directeur de lobservatoire des sciences de lUnivers de Grenoble (1996-2001)

Risques-Infos n13 Le risque sismique en Rhne-Alpes Editorial

Guy Perrier, directeur de lobservatoire des sciences de lUnivers de Grenoble (1996-2001) Risques Infos n13 - Juin 2002

LA SISMICIT DU SUD-EST DE LA FRANCE

Des millions de tremblements de terre se produisent chaque anne dans le monde et nombreux sont ceux qui sont enregistrs par les observatoires sismologiques. Parmi eux, les tremblements de terre destructeurs sont relativement peu nombreux. Depuis plus de trente ans, nous disposons dun cadre gnral qui nous permet dexpliquer la cause de ces sismes : cest la tectonique des plaques. La surface de la Terre est constitue dune douzaine de grandes plaques qui se dplacent les unes par rapport aux autres. Le mouvement relatif entre ces plaques est la cause fondamentale de lactivit tectonique terrestre : la plus grande partie des tremblements de terre se trouve donc localise dans des bandes troites correspondant aux frontires de ces plaques. Pourtant, en dehors de ces zones troites, il existe de vastes rgions lintrieur des continents o la sismicit est diffuse. Cest le cas du domaine alpin-mditerranen. On a l un exemple typique de collision entre deux plaques continentales, Afrique et Eurasie, qui a engendr les chanes de montagne alpines dont les Alpes occidentales ne constituent quun fragment. Une chane de montagne subit une volution trs longue (plusieurs dizaines de millions dannes) et trs complexe. Des dformations tectoniques importantes lies la suture progressive des deux continents peuvent tre observes sur une zone large de plusieurs centaines de kilomtres. Mais elles se produisent de faon discontinue en provoquant des sismes qui doivent donc tre considrs comme la manifestation de la formation ou du rejeu de failles. Lactivit sismique observe dans les Alpes est donc la consquence de laffrontement de ces deux plaques (l Eurasie et la "sous-plaque" Adriatique dpendante de la plaque Afrique) qui se rapprochent actuellement avec une vitesse moyenne de 1cm/an. Leur limite occidentale stend depuis la dorsale mdio-atlantique au niveau des Aores jusqu la Grce et la Turquie en passant par lAfrique du nord, la Sicile, les Apennins, les Alpes franco-italiennes et les Alpes dinariques. Elle est jalonne par les plus grands sismes du bassin mditerranen. Au niveau des Alpes franco-italiennes, cette limite passe probablement par la zone pimontaise en bordure de la valle du P. Les sismes y sont moins nombreux et de magnitude plus faible que dans les rgions mditerranennes. On estime un sicle, voire plus, la dure minimale pour rendre compte de lactivit sismique de cette rgion. Il est donc important de connatre le mieux possible la sismicit historique qui dcrit les sismes les plus importants ayant causs des dgts. Mais cela ncessite galement de connatre de faon prcise et dtaille la position gographique et le mcanisme de ces sismes. Cest pour cela quil a t jug fondamental de disposer dun rseau dense et permanent qui est dcrit dans un autre article du risques infos et qui rend compte de lactivit actuelle de la sismicit, mme la plus faible. On peut ainsi dire que la sismicit du sud-est de la France est moyenne bien que quelques sismes aient probablement atteint la magnitude 6. Cette sismicit est superficielle (moins de 20 km en profondeur) et il est possible de dfinir certains alignements dpicentres dont les plus caractristiques sont ceux de larc pimontais en bordure de la valle du P et de larc brianonnais ; ceux de la moyenne valle de la Durance et de lUbaye et de la valle du Rhne de Valence Arles (actuellement asismiques louest de Digne : on parle alors de lacune sismique, ce qui implique une surveillance particulire) ; celui plus diffus stendant de Chamonix Valence et limit au sud par une ligne reliant le Diois, les massifs de Belledonne et du Mont-Blanc et le Valais suisse. Dans la rgion de Nice, il faut noter un petit alignement prs des valles de la Tine et de la Vsubie. Mais certains foyers sismiques pouvant provoquer des dommages en Provence-Cte dAzur sont galement situs plus lest en Ligurie (par exemple, sisme du 23 fvrier 1887) ou sur une ligne sismique stendant vers le sud dans le golfe de Gnes.

Guy Perrier, LA SISMICIT DU SUD-EST DE LA FRANCE Risques Infos n13 - Juin 2002

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Le tableau donne la liste des 22 sismes recenss qui ont caus des dgts dans le sud-est de la France avec une intensit maximale observe suprieure ou gale VIII (chelle MSK), cest--dire une destruction des habitations les plus vulnrables ou entranant des dommages importants aux autres constructions.

CATALOGUE DES SISMES DESTRUCTEURS DANS LE SUD-EST DE LA FRANCE Intensit maximale observe VIII

Date Latitude Longitude Rgion Intensit

A- LES ALPES DU NORD

19.02.1822 45,8 5,8 Chautagne VIII 29.04.1905 45,9 7,0 Haute-Savoie VIII 19.03.1935 44,6 6,6 Embrunais VIII 25.04.1962 45,1 5,5 Vercors VIII 19.08.1968 46,3 6,8 Chablais VIII 15.07.1996 45,94 6,09 Haute-Savoie VIII

B- LES ALPES DU SUD, PROVENCE, CTE DAZUR

05.04.1959 44,5 6,8 Haute-Ubaye VIII

23.06.1494 44,0 7,3 Vsubie VIII 20.07.1564 44,0 7,3 Vsubie VIII 18.01.1618 43,9 7,3 Vsubie VIII 15.02.1644 44,0 7,3 Vsubie VIII 23.02.1887 43,9 8,1 Ligurie X

13.12.1509 43,8 5,8 Manosque VIII 14.08.1708 43,8 5,8 Manosque VIII 20.03.1812 43,7 5,7 Beaumont de P. VIII 12.12.1855 43,8 6,4 Chasteuil VIII 11.06.1909 43,7 5,4 Lambesc IX 14.05.1913 43,9 5,8 Volx VIII 30.11.1951 43,8 6,4 Chasteuil VIII

C - LA VALLE DU RHNE

23.01.1773 44,4 4,8 Tricastin VIII 19.07.1873 44,5 4,7 Tricastin VIII 08.08.1873 44,4 4,8 Tricastin VIII

(d aprs Mille ans de sismes en France, Ouest Editions et BRGM, EDF, IPSN, 1996)

Guy Perrier, LA SISMICIT DU SUD-EST DE LA FRANCE Risques Infos n13 - Juin 2002

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Franois Thouvenot, physicien des observatoires, laboratoire de gophysique interne et tectonophysique de Grenoble (LGIT) Risques Infos n13 - Juin 2002

La surveillance sismique du Sud-Est de la France

Mme si les dgts immobiliers occasionns par les sismes restent finalement tout fait exceptionnels dans le Sud-Est de la France, le nombre de sismes ressentis par la population est loin dtre ngligeable : on peut lestimer environ une vingtaine chaque anne. Mais de nombreux autres sismes, de magnitude plus faible, se produisent sans tre ressentis. Pour mieux tudier cette sismicit, il faut un rseau de dtection adapt. Cest avec lappui dcisif du conseil gnral de lIsre, dans le cadre de lopration Isre dpartement pilote pour la prvention des risques majeurs que le rseau Sismalp a vu le jour en 1987. Sismalp poursuit un quadruple but :

- localiser les sismes avec le maximum de prcision (moins dun kilomtre

dincertitude horizontale dans certains cas), de faon pouvoir cartographier les failles sismiques actives et fournir des bases aux futures rglementations parasismiques ;

- dterminer si possible lorientation et le pendage de la faille qui a jou au moment du sisme, ce qui permet de comprendre la dynamique des Alpes ;

- mieux connatre la structure profonde de la chane alpine en observant des anomalies de propagation des ondes ;

- et enfin constituer une base de donnes pouvant tre utilise pour des tudes complmentaires (attnuation des ondes, mcanismes de dclenchement des sismes, etc.)

Sismalp est constitu de 44 stations sismologiques automatiques rparties du lac Lman au

sud de la Corse et du Massif central la frontire italienne. Chaque station est compose dun capteur (sismomtre) et dune acquisition (balise). Le sismomtre permet de transformer les vibrations du sol en un trs faible signal lectrique qui est amplifi par la balise. Celle-ci dispose dune horloge trs prcise cale sur des metteurs radios terrestres ou embarqus sur des satellites. Une telle prcision est indispensable pour pouvoir dater linstant darrive dune onde sismique la milliseconde prs. Tous les centimes de seconde, la balise scrute le signal en provenance du sismomtre. Ds que celui-ci dpasse un certain seuil, on conserve dans la mmoire de la balise le sismogramme correspondant. La balise est relie au rseau tlphonique, et un modem lui permet de communiquer avec le site central situ au Laboratoire de gophysique interne et tectonophysique (LGIT), lObservatoire des sciences de lUnivers de Grenoble. Chaque nuit, ou plus frquemment en fonction de lactivit sismique, ce site interroge lensemble des stations et constitue une base de donnes directement exploitable.

Sismalp est lune des composantes du Rseau national de surveillance sismique qui, depuis

Strasbourg, a le rle de lancer des alertes lorsquun sisme de magnitude suprieure 4 survient sur le territoire national. Avec deux autres rseaux sismologiques situs dans larrire-pays niois et dans la rgion dAix-en-Provence, avec le concours des stations du rseau du Laboratoire de dtection et de gophysique du CEA implantes dans le Sud-Est et des stations suisses et italiennes proches de la frontire, la surveillance sismique exerce par Sismalp sur lensemble de la rgion est maintenant beaucoup plus efficace quil y a dix ans.

Franois Thouvenot, La surveillance sismique du Sud-Est de la France Risques Infos n13 - Juin 2002

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Carte de sismicit du Sud-Est de la France. En rose : sismicit historique (fichier Sirene IPSN/BRGM/EDF) correspondant aux sismes dintensit maximale suprieure ou gale VIVII MSK ; les sismes dintensit maximale suprieure ou gale VIIVIII MSK sont reprs par leur millsime. Les magnitudes correspondant ces sismes historiques sont approximatives. En rouge : sismicit instrumentale observe par Sismalp entre 1989 et 2000 (magnitude suprieure ou gale 1,5). En bleu : stations du rseau Sismalp.

Lalerte sismique

Trois stations du rseau Sismalp, situes Grenoble, au barrage de Grand-Maison et au col

de Larche (Alpes-de-Haute-Provence), fonctionnent de faon un peu diffrente. Elles transmettent leurs signaux en continu jusquau LGIT, soit par liaison radio soit par des liaisons tlphoniques loues lanne. Un ordinateur scrute en temps rel les trois signaux simultanment, la recherche dune agitation anormale du sol pouvant correspondre un sisme. Si le sisme est suffisamment important, cet ordinateur gnre une alerte qui se traduit par lenvoi dun mini-message sur des tlphones mobiles. Les personnes destinataires de ce message peuvent alors se connecter sur le centre de calcul du LGIT, examiner les sismogrammes, localiser le sisme et dterminer sa magnitude, permettant ainsi de communiquer trs rapidement une information aux services de protection civile. Les signaux des trois stations de ce rseau dalerte sont, sous un dlai de lordre de la minute, mis automatiquement en accs sur lInternet, quelle que soit lamplitude des signaux enregistrs. On peut ainsi suivre distance les moindres frmissements qui se produisent dans les Alpes, ou ailleurs dans le monde si la magnitude du sisme est suffisante. (Sismalp enregistre ainsi quotidiennement des tlsismes survenant des milliers de kilomtres de distance.)

Outre un aspect protection civile qui est sa justification la plus vidente, lalerte sismique est importante galement sur le plan purement sismologique, en permettant une intervention aussi rapide que possible sur le terrain en cas de fort sisme (magnitude suprieure 4 environ). En effet, la mise en place de stations sismologiques proximit de lpicentre dun tel sisme permet dtudier dans les meilleures conditions les rpliques (secousses secondaires de plus faible magnitude) qui se produisent dans les heures et les jours qui suivent. La comprhension de lapparition de ces rpliques est fondamentale si lon veut un jour pouvoir prvoir les sismes.

Que savons-nous maintenant de la sismicit instrumentale du Sud-Est de la France ?

Au cours des douze dernires annes, prs de 13 000 secousses ont t enregistres et

localises par le rseau Sismalp dans le Sud-Est ; 60 % de cette activit (prs de 8 000 secousses en 12 ans, soit plus de 600 par an) ont t identifis comme tant des sismes naturels, le reste correspondant des phnomnes non sismiques (tirs de carrire, explosions diverses, boulements). Franois Thouvenot, La surveillance sismique du Sud-Est de la France Risques Infos n13 - Juin 2002

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La vingtaine de sismes ressentis chaque anne dans le Sud-Est ne reprsente donc quune faible proportion de lactivit sismique totale. En contrepartie, la sismicit reste modre : il ny a en moyenne quun sisme de magnitude suprieure 3,5 par an ; quun sisme de magnitude suprieure 4,5 tous les dix ans. Cest presque ngligeable lorsquon considre lactivit sismique du globe tout entier, o, chaque jour, se produisent une vingtaine de sismes de magnitude suprieure 4 !

La zone la plus active se situe de part et dautre de la frontire franco-italienne, le long de deux arcs : larc sismique pimontais, situ en Italie en bordure de la plaine du P, et larc brianonnais qui traverse lUbaye, le Queyras, la rgion de Brianon et la Vanoise avant de rejoindre le Val dAoste. Le long de ces deux arcs, dont on avait pressenti lexistence depuis le milieu du sicle dernier sur la base de la sismicit historique, lactivit sismique est trs continue, presque quotidienne. Un troisime arc se dessine plus lest, sous la plaine du P, au sud de Turin. Lune des plus importantes dcouvertes de ces dernires annes est lexistence dun quatrime arc, situ beaucoup plus louest, que lon peut suivre depuis la valle du Drac, au sud de Grenoble, jusqu Sixt (Haute-Savoie), en passant par Uriage et Allevard (Isre), Saint-Pierre-dAlbigny (Savoie), Faverges, le Grand-Bornand et Samons (Haute-Savoie).

Entre Monestier-de-Clermont et Allevard (Isre), cet arc subalpin a une partie sud trs rectiligne et assez active qui a t baptise Faille bordire de Belledonne parce quelle sappuie sur le flanc ouest du massif du mme nom. Les sismes qui sy produisent ont des magnitudes qui restent modres (entre 0 et 3,4) ; la majorit dentre eux tant situe vers 5 km de profondeur, la faille nest pas dcelable en surface. On a pu mettre en vidence quil sagissait dune faille de coulissage horizontal permettant au massif de Belledonne de se dplacer trs lentement vers le sud-ouest (probablement gure plus que dun millimtre par an) par rapport au Grsivaudan et au massif de la Chartreuse. Le plus gros sisme qui se soit produit rcemment sur la Faille bordire de Belledonne est celui de Laffrey en 1999 (magnitude 3,4), qui a gnr de trs nombreuses rpliques dans les mois qui ont suivi. Pour obtenir des mesures directes du dplacement le long de la faille, le LGIT est en train de mettre en place des stations qui permettent, en continu, le calcul de leur position prcise grce au systme GPS. On pense pouvoir obtenir des rsultats significatifs en quelques annes, mme si le dplacement est trs faible.

Sismogrammes enregistrs dans trois stations : En haut : barrage de GrandMaison (isre) Au milieu : Barrage de Roselend (savoie) En bas : Col de Tende (alpes maritimes)

Une autre faille sest aussi manifeste de faon spectaculaire en juillet 1996 lors du sisme

dpagny (Annecy) qui a atteint la magnitude de 5,3. Cest la faille du Vuache, du nom du chanon qui, au nord-ouest dAnnecy, relie le Jura au massif des Bornes.


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La faille de Vuache (74)

Ltude des rpliques a permis dtablir que, l aussi, il sagissait dune faille de coulissage horizontal situe trs faible profondeur (entre 1 et 3 km). Le sisme dpagny est le plus important sisme qui se soit produit dans les Alpes franaises depuis le sisme de Correnon (Isre), en 1962. Il a provoqu 400 millions de francs de dgts, principalement en raison de la faible profondeur du foyer, de sa survenance dans une zone habite, et surtout deffets de site (entre en rsonance des couches alluvionnaires peu consolides de la Plaine dpagny). Il a gnr une trs grande quantit de rpliques (plus dun millier) durant les annes qui ont suivi. En novembre 2000, plus de quatre ans aprs le sisme de 1996, une rplique de magnitude 1,6 a encore t ressentie. Une dernire surprise amene par ces annes dtudes a t de constater quune grande partie de la sismicit observe dans les Alpes internes (arcs brianonnais et pimontais dcrits prcdemment) rsultait dun rgime extensif de la chane. On pouvait en effet logiquement sattendre linverse, car les Alpes sont considres comme une chane de compression, la limite de la plaque Eurasie et de la sous-plaque Adriatique.

Le fait que le cur des Alpes subisse une extension et non une compression modifie

radicalement la vision que les spcialistes des sciences de la Terre pouvaient se faire de la dynamique actuelle de la chane, les conduisant btir des schmas de collision beaucoup plus compliqus.

Site sur la toile

Le site sur la toile du rseau Sismalp (sismalp.obs.ujf-grenoble.fr) dispose dune page

dynamique mise jour en temps rel. On peut y visualiser les derniers sismes que vient de dtecter le rseau dalerte, la liste des dernires localisations, l avis de localisation correspondant au dernier sisme ressenti dans le Sud-Est, et les communiqus de presse diffuss ces dix dernires annes en cas de sisme jug suffisamment important (magnitude suprieure 2,5 environ). Le visiteur a aussi la possibilit de remplir un court questionnaire pour signaler un sisme ressenti.

Le site comprend galement une galerie de photos, des textes et petites expriences sur la sismologie, ainsi quune liste de liens sur les principaux sites en relation avec la sismologie dans le monde.

Financement et fonctionnement

Lquipement du rseau Sismalp a t financ par le conseil gnral de lIsre, la Direction

des risques majeurs (ministre de lEnvironnement), lInstitut national des sciences de lUnivers (CNRS), la Rgion Rhne-Alpes et le Ple grenoblois pour la prvention des risques naturels. Son fonctionnement est assur par lObservatoire des sciences de lUnivers de Grenoble, le Bureau central sismologique franais et plusieurs conseils gnraux (Isre, Alpes-de-Haute-Provence, Haute-Savoie, Ain, Savoie, Drme).


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Guy Perrier, directeur de lobservatoire des sciences de lUnivers de Grenoble (1996-2001) Risques Infos n13 - Juin 2002

Grenoble, universit pilote pour le risque sismique

Actuellement, les sismologues ne sont toujours pas capables de prvoir les tremblements de terre. Les diffrentes mthodes proposes, bases sur la mise en vidence dventuels signaux prcurseurs, sont encore fortement contestes car elles manquent singulirement de fondements physiques. Se basant sur de nombreux phnomnes imprvisibles qui existent dans la nature, certains sismologues pensent mme quil est vain de poursuivre dans cette voie. Il y a donc encore beaucoup de recherches dvelopper dans ce domaine. Mais, mme dans le cas dune prvision russie, on nvitera pas les destructions des habitations et des installations industrielles si des mesures adquates ne sont pas mises en uvre dans le domaine de la construction parasismique. Si les tudes de prvention sismique dpassent largement la comptence des seuls sismologues, il leur revient en revanche didentifier les zones o lala sismique est important, cest--dire, dune part de caractriser les sismes potentiels dans une rgion donne, dautre part de prvoir ou de mesurer, en un site donn, les paramtres caractristiques du mouvement du sol conscutifs un sisme et ncessaires pour dfinir les rgles de protection parasismique. On sait en effet que le mouvement du sol en un site donn dpend de trois facteurs : les caractristiques du sisme (sa localisation, sa magnitude, sa dynamique, ..), la propagation des ondes dont les amplitudes et le contenu frquentiel sont modifis pendant le trajet entre le sisme et le site, les effets de site dus aux conditions locales. Les sismologues grenoblois travaillent sur ses trois aspects mais nous insisterons plus particulirement sur les recherches effectues en rgion grenobloise sur le dernier point. Il est connu depuis longtemps que la gologie de surface peut avoir de grandes influences sur les mouvements du sol. Lexemple le plus souvent cit est celui du sisme de Michoacan au Mexique en 1985, qui a dtruit une partie de la ville de Mexico pourtant situe prs de 400 km du sisme mais construite sur un sol trs peu consolid. Dans notre rgion, on se rappelle aussi la frayeur cause en 1976 par le sisme du Frioul qui a fait osciller les tours du quartier de lIle Verte Grenoble loigne de 600 km. Plus rcemment, le sisme dAnnecy en 1996 a rveill beaucoup de dormeurs de lagglomration grenobloise alors quil ntait pas ressenti dans les villages dominant la ville. Ces effets de site dus au pigeage des ondes sismiques dans les formations superficielles se traduisent par des phnomnes de rsonance certaines frquences induisant en surface de fortes amplifications des mouvements du sol et une augmentation de leur dure. Les effets de la topographie pourraient aussi tre importants. La cuvette grenobloise est donc un cadre idal en France pour tudier ces phnomnes. Les recherches effectues au LGIT (Laboratoire de Gophysique Interne et Tectonophysique) de lObservatoire de Grenoble depuis 20 ans portent sur plusieurs aspects : dveloppement des outils thoriques et simulations numriques pour bien identifier les mcanismes responsables des effets de site ; connaissance du sous-sol grenoblois partir des donnes gravimtriques recueillies par les glaciologues et compltes par des donnes sismiques et un forage ralis en collaboration avec lInstitut de Protection et de Sret nuclaire (IPSN), qui ont permis de dterminer les variations dpaisseur de la couverture meuble du bassin grenoblois ; simulation tridimensionnelle dont une, illustrant le jeu de la faille de Belledonne par un sisme prs de Lancey , montre une amplification brutale des ondes ds leur entre dans le bassin, maximale dans la valle du Grsivaudan prs du sisme et au centre de la ville de Grenoble . Dautre part, des mesures de lacclration du sol conscutives des sismes proches ont t effectues en diffrents points du bassin grenoblois. Elles confirment, au moins pour les sismes faibles, quen centre-ville, lacclration est prs de dix fois plus forte que sur les massifs rocheux environnants. Un rseau acclromtrique permanent (RAP) a aussi t dvelopp dans les zones plus fort risque de la rgion alpine. En complment, une mthode trs simple fonde sur lenregistrement du bruit de fond

Guy Perrier, Grenoble, universit pilote pour le risque sismique Risques Infos n13 - Juin 2002

sismique est galement mise en uvre et semble prometteuse pour le futur. A toutes ces recherches sont associes ltude des failles en surface et la mesure des dformations lentes de la crote par godsie spatiale. Mais une question essentielle reste pose : comment peut-on extrapoler de forts tremblements de terre les effets de site observs pour les petits sismes ? La multiplication des observations dans la cuvette grenobloise associes des mesures effectues dans des rgions plus fort potentiel sismique devraient apporter des rponses.

Guy Perrier, Grenoble, universit pilote pour le risque sismique Risques Infos n13 - Juin 2002

Pierre-Yves Bard, Ingnieur-en-Chef des Ponts et Chausses, Laboratoire de Gophysique Interne et Tectonophysique (Observatoire de Grenoble) et Laboratoire Central des Ponts-et-Chausses Risques Infos n13 - Juin 2002

Les effet de site de la cuvette grenobloise

Gnralits sur les effets de site

Comme lindique le terme mme de "tremblement de terre", lessentiel des effets des sismes provient des vibrations associes aux ondes mises par le glissement soudain des deux lvres de la faille. Ces vibrations peuvent tre caractrises par leur frquence (pouvant aller de 0.01 50 Hz), et leur amplitude ; les ondes qui les propagent sont elles caractrises par leur type (par exemple compression ou cisaillement), et leur vitesse de propagation. Cette dernire, relativement stable en profondeur dans la crote terrestre, devient trs fortement variable proximit immdiate de la surface, car elle est en relation directe avec la compacit des sols et roches : ainsi, la vitesse des ondes de cisaillement varie de 3 km/s dans du granite sain, parfois moins de 500 m/s dans le mme granite mais cette fois fortement altr, et de prs de 1000 m/s dans des sdiments trs compacts, moins de 50 m/s dans des vases et tourbes. Ds lors, la propagation de ces ondes est trs fortement affecte par ces htrognits de surface, et il en va de mme pour la rpartition spatiale de lamplitude des vibrations sismiques associes. Cette variabilit spatiale lie la gologie de surface est classiquement appele "effets de site".

Une premire catgorie deffets de site est lie au simple relief topographique : on a ainsi pu

constater, de manire systmatique, une amplification des mouvements en sommet de crte, explique au moins partiellement par une focalisation des ondes lie la convexit de la surface libre : on peut en voir des illustrations dans les ruines encore existantes des villages de Rognes (Bouches-du-Rhne), et de Castillon-le-Vieux (Alpes-Maritimes), dont les parties hautes ont t respectivement dtruites par les sismes de Lambesc (1909), et dImperia (1887). Il est clair que de tels effets sont donc attendre sur un bonne partie du territoire Rhne-Alpin, trs montagneux, mais fort heureusement, cela ne concerne quun nombre limit de villages ou dinstallations spcifiques.

Une seconde catgorie, beaucoup plus frquente, est lie aux remplissages sdimentaires

rcents (valles alluviales notamment, zones pri-lacustres). Les ondes y subissent dimportantes rverbrations verticales entre la surface et le fond du remplissage, et les interfrences qui en rsultent produisent des phnomnes de rsonance et damplification certaines frquences (correspondant des longueurs donde comparables lpaisseur des sdiments), correspondant malheureusement trs souvent aux frquences propres des btiments (soit de 0.5 Hz pour les grandes tours de 30 tages 10 Hz pour les maisons individuelles). Cet effet est lorigine de la catastrophe qui a frapp Mexico en 1985 : les argiles lacustres sur lesquelles est fonde la ville ont provoqu des amplifications dpassant un facteur 10, sur la plage de frquences des btiments de 8 20 tages, dont plusieurs centaines se sont effondrs.

Tous les sismes rcents ont, souvent dramatiquement, rappel lexistence et limportance de

tels effets, qui contrlent partiellement (comme Kob en 1995) ou totalement (Mexico 1985) la rpartition spatiale des dommages. En effet, pour de nombreuses raisons (facilits de transport et de construction, approvisionnement en eau, ), la plupart des grandes villes de par le monde sont tablies sur de telles formations alluviales ou ctires. Un raccourci, brutal et sommaire mais parlant, consiste tablir un aprallle entre amplification dun facteur 10 et un augmentation de la magnitude de 2 degrs : ainsi, un sisme modr de magnitude 5 (soit de la taille de celui dAnnecy) peut, sur un site trs dfavorable, tre ressenti aussi violemment quun sisme de magnitude 7 (soit de la taille de celui de Kob en 1995).

Pierre-Yves Bard, Les effet de site de la cuvette grenobloise Risques Infos n13 - Juin 2002

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Les grands valles alpines et lexemple de Grenoble

En Rhne-Alpes, on trouve un type de configuration trs particulire dont la rponse sismique mrite une attention spciale: il sagit des grandes valles alpines, tmoins des grands glaciers qui ont rabot les Alpes jusqu il y a 25000 ans, poque de la dernire dglaciation. Lagglomration de Grenoble en constitue un exemple sur lequel a t rcemment concentr un faisceau dtudes, lanc grce au soutien initial du Ple Grenoblois sur les Risques Naturels (Conseil Gnral de lIsre), sur lequel se sont greffs divers soutiens rgionaux (Contrat de Plan Etat-Rgion), et nationaux (Ministre de lAmnagement du Territoire et de l'Environnement, CNRS/INSU, Institut de protection et de Sret Nuclaire - IPSN). Tous ces concours ont ainsi permis l'installation de rseaux spcifiques, temporaires et permanents, la conduite des reconnaissances gophysiques dtailles, et leur calage par un forage profond, tout cela dans le but de mieux comprendre ces phnomnes, et in fine les prdire.

La cuvette en Y, remplie d'alluvions postglaciaires trs paisses (plusieurs centaines de mtres), y est confine entre les massifs de Belledonne, Chartreuse et Vercors. Mme si les sols qui constituent ce remplissage (argiles lacustres entremles dpts sableux en profondeur, surmonts par des alluvions fluviatiles plus grossires, notamment en provenance du Drac), sont loin dtre aussi "mous" que ceux de Mexico, la trs forte rigidit du massif encaissant conduit des effets similaires : les ondes sismiques y subissent de multiples rverbrations entre les bords et le fond de la cuvette, ainsi transforme en gigantesque "caisse de rsonance". Il en rsulte de fortes amplifications en surface, ainsi qu'une prolongation importante.

Instrumentation sismologique Mme si on pouvait suspecter de tels effets Grenoble, leur existence relle, ainsi que leur

importance quantitative, nont t reconnus que trs rcemment, grce aux mesures directes effectues laide de rseaux de sismomtres. Aprs une premire campagne instrumentale temporaire ralise en 1995 (Lebrun, 1997), il a t jug ncessaire d'quiper l'agglomration d'un sous-rseau local d'acclromtres permanents, de faon enregistrer les principaux vnements locaux ou rgionaux (le sisme du Grand-Bornand de 1994, bien ressenti dans l'agglomration, n'avait pu donner lieu aucune analyse quantitative). Ce sous-rseau, intgr au rseau national RAP (Rseau Acclromtrique Permanent, http://www-rap2.obs.ujf-grenoble.fr) comporte actuellement 7 stations, dont deux "de rfrence" installes directement sur le rocher encaissant, et 5 dans la cuvette.

Tous les enregistrements ainsi acquis (en tout une cinquantaine d'vnements, dont celui de

Laffrey du 11/01/1999) ont ainsi rvl que les vibrations dans la cuvette sont systmatiquement, quelle que soit lorigine du sisme, 10 20 fois plus intenses que sur les massifs avoisinants (Muse Dauphinois, Bastille), et ce sur une gamme de frquences trs large correspondant aux immeubles de plus de 4-5 tages (jusqu plus de 30 tages).

Exemple denregistrements sismiques obtenus lors du sisme de Laffrey du 11/01/1999 : on constate une norme diffrence en amplitude et dure entre les mouvements lintrieur de la cuvette, et les mouvements sur le rocher (ic la Bastille)


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Des observations similaires ont t faites de manire peu prs simultane dans d'autres grandes valles alpines de Suisse (Valais) et d'Italie (Riva del Garda).

En outre, une nouvelle campagne temporaire a t mene au printemps 1999, avec un

rseau trs dense de type antenne destin l'analyse fine du champ d'ondes sismiques , notamment pour tenter de mettre en vidence les rverbrations lintrieur de la cuvette. Les rsultats (Cornou, 2002) indiquent effectivement trs clairement lexistence dondes piges entre les bords du bassin, et leur importance quantitative puisquau total elles vhiculent quatre fois plus dnergie que les ondes directes (en dautres termes, cela signifie quune seule onde peut gnrer au moins une dizaine dchos damplitude moyenne gale 40 % de londe directe).

Reconnaissances gophysiques

La comprhension physique, et l'ventuelle prvision, de ces phnomnes d'amplification passent ncessairement par une bonne connaissance la fois gomtrique et mcanique de l'ensemble de la cuvette.

La premire information importante concerne la gomtrie du remplissage : une premire cartographie de l'paisseur des alluvions post-glaciaires a pu tre entreprise par le biais de mesures gravimtriques trs denses (Vallon, 1999). Elle rvle la fois de trs fortes paisseurs (500 m dans le Grsivaudan, et jusqu 800 m sous Grenoble), et une topographie trs irrgulire, assez loigne des visions classiques des valles glaciaires "en U" : ces trs fortes variations latrales dpaisseur contribuent normment au pigeage des ondes sismiques.

Cette information assez globale a t confirme, et surtout considrablement prcise

ponctuellement par de la prospection sismique utilisant diverses techniques (explosif ou camion vibrateur Vibroseis, rflexion, rfraction, parfois trs haute rsolution, Dietrich et al., 2001). Parmi toute une foule dinformations quantitatives prcieuses, ils ont notamment conduit une mesure prcise des vitesses de propagation dans les sdiments et le substratum, mettant en vidence un trs fort contraste mcanique (de lordre de 3) confirmant lefficacit du pigeage. Toutes ces mesures ont t effectues pour lessentiel en dehors des zones urbanises, et surtout dans le Grsivaudan, et il serait intressant de pouvoir en raliser de nouvelles, en particulier des profils Vibroseis, dans le centre ville et la zone de confluent Drac Isre.

Dautres mthodes de reconnaissances ont t mises en uvre utilisant les proprits du

"bruit de fond sismique", ou microvibrations permanentes lies lagitation naturelle (vent, houle en Mditerrane ou Atlantique, ) ou anthropique (trafic, machineries industrielles, etc.). Leurs rsultats sont moins prcis que ceux de la prospection sismique, mais la facilit de leur mise en uvre permet dobtenir assez aisment une information quantitative spatialise sur lpaisseur et les caractristiques mcaniques des sdiments. A titre dexemple, la figure 2 montre une carte de la frquence fondamentale de rsonance dans la cuvette, labore partir denregistrements de bruit de fond en une centaine de points : elle est trs troitement relie lpaisseur de la couverture alluviale : plus cette dernire est paisse, plus la frquence fondamentale est basse.

Frquences de rsonnance du bassin mesures partir du bruit de fond sismique (vibrations ambiantes). Plus la profondeur est importante, plus la frquence est basse, en bon accord avec les cartes disopaisseur dduites des mesures gravimtriques (daprs Lebrun, 1997).

Forage profond


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Toutes les mesures prcdentes comportent une certaine ambigut (masse volumique / paisseur pour la gravimtrie, vitesses sismiques / paisseur pour la sismique). Un forage profond a donc t dcid pour les caler en un site particulier. Le forage de Montbonnot, ralis l'automne 1999 sous la direction de lIPSN, a atteint le substratum 534 m de profondeur, et un ensemble d'observations directes (cuttings, carotte notamment) et indirectes (diagraphies diverses en forage) ont ainsi permis de bien contraindre les autres mesures gophysiques, de montrer le caractre satisfaisant des ordres de grandeur qu'elles indiquent, et daccder dautres paramtres plus fins comme le coefficient damortissement.

Ce forage est maintenant quip de deux capteurs acclromtriques, lun 550 m de

profondeur et lautre en surface : les premiers enregistrements obtenus permettent de bien imager les effets damplification de dchos entre la surface et la profondeur, mais aussi la forte complexit des signaux en surface par rapport ceux obtenus en profondeur.

Exemple denregistrements obtenus au forage de Montbonnot lors dun petit sisme local (magnitude autour de 1) survenu prs de Domne. Les traces en bleu reprsentent les mouvements en fond de forage, celles en rouge la surface. Les diffrences damplitude et de dure sont frappantes. On distingue de plus clairement, en fond de forage, des arrives tardives, qui sont des chos du signal direct aprs rverbration et pigeage dans les

formations superficielles

Modlisation numrique La connaissance de la structure gologique a permis la ralisation de simulations numriques

(encore prliminaires) anticipant sur les effets dun sisme de taille comparable celui de Correnon (1962), mais situ beaucoup plus prs de lagglomration ( l'est ou au sud, voire juste dessous). Ces simulations confirment de faon vidente l'extrme importance des phnomnes de diffraction et de rverbration, ainsi que leur contrle trs troit par la gomtrie tridimensionnelle de la cuvette. Dautres estimations peuvent tre obtenues en extrapolant les informations obtenues sur la base d'enregistrements de petits sismes situs au front de Belledonne ou Laffrey. Ces deux approches conduisent des estimations d'acclration maximale dans la cuvette pouvant atteindre 0.3 g (niveau rglementaire actuel pour la zone Ib: 0.15 g), et des niveaux spectraux notablement suprieurs aux niveaux rglementaires, surtout pour les btiments de plus de 6-7 tages.

Mais ces simulations restent encore limites au domaine basse frquence (en dessous de 1 2 Hz), et au domaine lastique: ces limitations perdureront sans doute pendant encore longtemps, non pas tant cause des limitations numriques, que de l'incapacit actuelle renseigner quantitativement de tels modles avec la prcision et la densit spatiale ncessaires. L'exemple de Grenoble montre en effet que le cot des techniques actuelles de reconnaissance est hors de


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proportion avec les enjeux, ou en tout cas est peru comme tel dans notre contexte de sismicit modre. Un tel programme de reconnaissances ne peut donc s'envisager que dans le cadre d'une tude pilote

Questions en suspens L'exemple de Grenoble montre comment des mesures, ralises au dpart plutt dans une

optique recherche, ont dbouch sur une prise de conscience d'un risque sensiblement plus lev que l'on ne s'y attendait. Des efforts importants ont d tre consentis, dans un premier temps pour vrifier, comprendre et valider ces mesures, et commencer, dans un second temps, analyser leurs consquences en terme de risque. Tout indique que les mesures initiales taient valides et reprsentatives. Des questions importantes sont donc poses: les valeurs de dimensionnement imposes dans les normes de construction parasismique, tant pour les btiments courants risque "normal" que pour les installations industrielles risque "spcial" (nombreuses dans lagglomration), doivent-elles tre rvises la hausse ? Les btiments existants, et notamment les plus "stratgiques" d'entre eux, qui ont t conus avant la mise en application de la rglementation parasismique, ont-ils des rserves suffisantes pour rsister un sisme mme modr ?

Pour y rpondre en toute connaissance de cause, il reste des points importants claircir,

commencer par celui concernant la non-linarit du sol. La reprsentativit des donnes instrumentales acquises ce jour suscite encore des dbats vifs voire passionns sur la possibilit ou non de les extrapoler de forts sismes. Selon bon nombre de gotechniciens en effet, le comportement du sol est considrablement modifi sous forte sollicitation : comme tout systme mcanique trop sollicit, le sol se dgrade, dissipe beaucoup dnergie, et il rsulte de cette non-linarit une rduction significative des amplifications Or les facteurs 10 20 mesurs correspondent des sismes faibles modrs (le plus fort tait celui de Laffrey, dont les sollicitations sont restes 15 fois infrieures aux niveaux rglementaires). En attendant (peut-tre longtemps ?) des enregistrements correspondant des sismes sensiblement plus forts, qui couperaient court toutes les controverses, diverses tudes ont t engages pour y apporter des rponses indirectes (prlvements et essais en laboratoire notamment).

En aval, pour tout ce qui concerne la vulnrabilit relle des structures, on est l'heure

actuelle assez dmuni, ne serait-ce que pour identifier rapidement les plus faibles et vulnrables dentre elles. En serait-on capable, que lon se heurterait alors au cot lev (souvent prohibitif pour les propritaires) des remises niveau compltes, et au vide rglementaire pour des mises niveau partielles, moins onreuses, sans oublier les aspects psychologiques et sociologiques lis aux ractions lgitimes des personnes apprenant quelles habitent ou travaillent dans une structure reconnue comme vulnrable ?La tche est donc techniquement difficile, politiquement dlicate, et elle prendra certainement longtemps : Sans doute faudra-t-il commencer les tudes par quelques btiments publics "exemplaires" et reprsentatifs.

Conclusions Les sismes de Mexico, de Kob, de Bhuj, ont rgulirement rappel limportance des effets

de site ; ceux de dAgadir (1959), San Salvador (1986), dItalie centrale (1997), dAthnes (1999) nous ont aussi montr quel point des sismes modrs (magnitude infrieure 6) survenant en zone urbaine peuvent engendrer des dommages trs importants. La situation en Rhne-Alpes na certes rien voir avec le Japon, la Turquie ou la Californie ; mais il nen demeure pas moins que si un sisme comme celui de Correnon ou de Chamonix survenait demain proximit immdiate dune des grandes agglomrations alpines, il y a fort parier quil causerait des dommages trs significatifs, allant bien au-del des chutes de chemines.

La rglementation actuelle ne semble pas du tout adapte au contexte trs particulier des

valles alpines. Larsenal de prvention en France possde un outil qui permettrait, malgr toutes les limitations des connaissances, damliorer sensiblement la situation actuelle : le PPRs (Plan de Prvention des Risques). ll se heurte cependant, dans toutes les grandes agglomrations, de trs fortes rticences lies aux incidences supposes sur le foncier dune cartographie trop fine de lexposition. Il est donc aussi ncessaire dentamer au plus vite des tudes dordre sociologique pour


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dterminer si ces craintes sont fondes, ou si finalement, comme souvent, la population nest pas beaucoup plus responsable et adulte que ses reprsentants ne le supposent.

Rfrences Cornou, C., 2002 : Traitement dantenne et imagerie sismique dans lagglomration grenobloise :

implications pour le risque sismique, Thse de doctorat de lUniversit Joseph Fourier, Grenoble-I.

Cotton, F., Bard P.-Y., Berge C., Hatzfeld D., 1999, Qu'est-ce qui fait vibrer Grenoble ?, La Recherche, 320, 39-41.

Dietrich, M., G. Mnard, F. Lemeille, C. Cornou, C. Bordes et P.-Y. Bard, 2001. Exploration gophysique pour lvaluation des effets de site : profils sismiques Vibroseis et mesures en puits dans la valle de lIsre prs de Grenoble, Actes de la Journe commune AFPS/CFGI "Gologie et risque sismique", Paris, 22/11/2001

Dietrich, M., R. Guiguet, V. Chaffard, 1998. Imagerie sismique des remplissages alluviaux dans la rgion de Grenoble, Rapport d'tude LGIT.

Lebrun, B., 1997 : Les effets de site : tude exprimentale et simulation de trois configurations. Thse de doctorat de lUniversit Joseph Fourier, Grenoble-I, 208 pages.

Mohammadioun, B., 2000. Evaluation probabiliste de l'ala sismique en France, Journe technique AFPS du 20/09/2000.

Vallon, M., 1999, Estimation de l'paisseur d'alluvions et sdiments dans la rgion grenobloise par inversion des anomalies gravimtriques, IPSN, Saint-Martin d'Hres, 34p.

Vallon, M., Bonnaff, F., Janson, X., Mieulet, M.C., Reynaud L. & Tssais, E., 1996, Carte des isopaches du remplissage quaternaire de la cuvette grenobloise dduite des anomalies gravimtriques: Rapport interne du Laboratoire de Glaciologie et de Gophysique de l'Environnement, Grenoble.


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Jacky Mazars, professeur lINPG, responsable de la plate-forme de recherche RNVO : Risques Naturels et Vulnrabilit des Ouvrages Risques Infos n13 - Juin 2002

Vulnrabilit sismique des constructions Les produits de la recherche un atout pour avancer

Rponse dune structure une sollicitation sismique Les mouvements de la crote terrestre gnrent des ruptures en son sein ayant pour consquence la mise en vibration du sol. Aprs avoir parcouru la distance ncessaire depuis le foyer du sisme, au cours de laquelle il y a eu attnuation et transformation des signaux transmis, ceux-ci gnrent des ondes de surface qui mettent en vibration les constructions se trouvant dans lenvironnement proche de l picentre (quelques dizaines de km). Une construction est compose dune ossature porteuse, la structure, et dquipements secondaires permettant den assurer les fonctions principales (couverture, fermeture, sparations, circulations, matriels techniques divers,). Ainsi la structure relie au sol par les fondations doit assurer la stabilit sous leffet de la gravit (les masses rsultant de lensemble des quipements sont supportes par la structure), les effets associs au climat (vent, neige, variations de temprature) et en zone sismique les tremblements de terre. Selon les grands principes de la mcanique, lorsquune structure est sollicite par une action dynamique, tel leffet des ondes sismiques, sa raction fait intervenir :

- La distribution des masses au sein de la structure. De ce point de vue leffet des masses en hauteur est plus difficile matriser que celui des mme masses en partie basse (cf. photo1-a, lexemple dun pont ruin par ce phnomne Kob 17/01/95).

- La rigidit locale et globale de la structure, influence image dans la fable de La Fontaine Le chne et le roseau .

- La possibilit de dissiper de lnergie, par frottements et interactions entre diffrents lments de la structure ou entre le sol et la structure (des appareils spciaux peuvent tre disposer pour jouer ce rle)

Photo A : la ruine dun pont lors du sisme de Kob par effet de pendule invers

Photo B : un essai de structure mur en bton sur la table sismique Azale du CEA Saclay

Jacky Mazars, la vulnrabilit sismique des constructions, les produits de la recherche un atout pour avancer Risques Infos n13 - Juin 2002

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Un certain nombre de rgles doivent prsider la conception des structures parasismiques : - Conditionner des zones fusibles. Les matriaux ne pouvant rsister sans dommage aux

sollicitations importantes auxquels ils sont soumis, la disposition de zones susceptibles de sassouplir sans compromettre la stabilit densemble savre trs efficace pour viter une ruine incontrle.

- Assurer le respect des volumes. Dans un btiment par exemple, une ruine de poteaux peu gnrer lcrasement de tout un tage dont on imagine les consquences pour les personnes et les biens qui sy trouvent.

- Dans le cas de constructions de type industriel, contenir les phnomnes potentiellement dangereux (chappement de fluides, de gaz, de rayonnements,).

Les apports rcents de la recherche en matire danalyse de vulnrabilit Les structures nont pas toutes t conues parasismiques, hors des zones sismiques cest inutile, et au sein des zones sismiques la conjonction de ltat des connaissances sur le sujet au moment de la conception, de limposition plus ou moins avre des rgles parasismiques (selon le type et la date de construction) en sont les principales raisons. En France des avances notables ont t ralises notamment associes au dveloppement des programmes nuclaires et autres grands projets (rcemment les ouvrages TGV sud-est) et la contribution dexperts et scientifiques dans le cadre de lAFPS (Association Franaise de gnie ParaSismique) ou de programmes de recherche nationaux ou europens. Ainsi la majorit du parc des constructions na pas t construit en utilisant les rgles parasismiques, ce qui ne veut pas dire que ces constructions ne sont pas en mesure de rsister aux sismes. Lanalyse de leur vulnrabilit est un souci trs actuel, elle permet destimer un niveau de rsistance et peut conduire des dcisions relative leur confortement pour faire face des niveaux de scurit suprieurs. Dans ce sens citons lexemple de travaux dont jai assur la responsabilit scientifique, conduits ces dernires annes vis vis de la vulnrabilit de structures murs porteurs en bton, trs rpandues en France. La photo 1-b montre un essai dune maquette chelle 1/3 ralis sur la table sismique du CEA Saclay. Ce matriel tout fait exceptionnel (le plus performant en Europe) permet dimprgner une structure un vritable sisme et den analyser les effets. En parallle sont conduites des simulations numriques de trs haut niveau (intgrant tous les aspects cits plus haut) capables de dcrire les phnomnes de ruine locaux et globaux. Ci-joint (figure 1) le rsultat de la prvision de ruine qui s'est avre trs raliste (fissuration du bton et rupture locale des armatures).

figure 1 De ces travaux il rsulte que les structures murs en bton apparaissent de bonne qualit parasismique, la condition que les dispositions constructives, notamment dans lassociation des murs et des planchers, dans la rgularit de la structure et dans la disposition de murs dans deux directions orthogonales (contreventement), soient bien respectes. Ces rsultats permettent de faire avancer la rglementation parasismique nationale et europenne et les outils numriques mis au point deviennent disponibles pour raliser des analyses sur dautres types de structures. Cest ainsi que des travaux sont en cours ou en projet sur des installations telles lILL Grenoble, des barrages en France et en Suisse ou des monuments historiques en Italie. Mais tout ne se rgle pas aussi simplement, lestimation de la vulnrabilit grande chelle (celle dun quartier, dune ville, dune rgion) ncessite la mise au point de stratgie dont les dveloppements

Jacky Mazars, la vulnrabilit sismique des constructions, les produits de la recherche un atout pour avancer Risques Infos n13 - Juin 2002

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sont en cours. LItalie a bien avanc sur ce sujet, mais la France nest pas en reste, un groupe vulnrabilit du bti existant a t constitu cet effet sous lgide de lAssociation Franaise de gnie ParaSismique. Par ailleurs il faut citer la mise en place Grenoble dune plate-forme de recherche associant plusieurs laboratoires de LINPG de lUJF, le Cemagref et le LCPC, sur le thme Risques Naturels et Vulnrabilit des Ouvrages (RNVO) au sein de laquelle le risque sismique a sa place. Les annes qui viennent devraient donc permettre davancer vers de nouvelles propositions pour prendre en compte ce problme qui nest pas mineur au sein de celui plus gnral de la prvention des risques.

3Jacky Mazars, la vulnrabilit sismique des constructions, les produits de la recherche un atout pour avancer Risques Infos n13 - Juin 2002

Liliane Besson, chef de la Mission Inter-services des Risques Naturels de lIsre Risques Infos n13 - Juin 2002

LE RISQUE SISMIQUE : ASPECT REGLEMENTAIRE

(daprs la revue : Rglementation parasismique / Guide dinformation Novembre 1997 Ministre de lEquipement des transports et du logement (Direction de lHabitat et de la construction)

L'objectif principal de la rglementation parasismique est la sauvegarde d'un maximum de vies humaines pour une secousse dont le niveau d'agression est fix pour chaque zone de sismicit. La construction peut alors subir des dommages irrparables mais elle ne doit pas s'effondrer sur ses occupants. En cas de secousse plus modre, l'application des dispositions dfinies dans les rgles parasismiques doit aussi permettre de limiter les destructions et, ainsi, les pertes conomiques. Rglementation gnrale Le zonage sismique Un pralable la prise en compte du risque sismique est la cartographie. Une carte du zonage sismique de la France, en vue de lapplication dun code de construction, a t ralise par le BRGM (Bureau de recherches gologiques et minires) en 1960 et actualise en 1982. En 1985, cette carte est devenue officielle. Ce zonage a t labor sur la base de 7 600 sismes historiques et instrumentaux. Le nouveau zonage sismique de la France, publi par le ministre de lEnvironnement - Dlgation aux risques majeurs, est dit par la Documentation franaise. Ce zonage repose sur la dfinition dun nombre limit de classes de sismicit, auxquelles on fait correspondre diffrentes valeurs nominales des actions sismiques. La carte obtenue nest pas une carte du risque encouru, mais une carte reprsentative de la faon dont la puissance publique prend en compte lala sismique pour prescrire des rgles en matire de construction. Le territoire mtropolitain est divis en quatre zones : 0, Ia, Ib et II. La zone III ne concerne que les Antilles. Les quatre zones (0, Ia, Ib et II) sont reprsentes dans les Alpes franaises. Pour des raisons dchelles et de signification de la prcision des donnes lorigine du zonage, le canton est lunit administrative dont la taille a paru la mieux adapte. Dans la dfinition des zones, outre la notion dintensit, entre une notion de frquence. - La zone zro est caractrise par une sismicit non nulle mais ngligeable. En zone zro, les rgles parasismiques ne sont donc pas obligatoires. - La zone I est caractrise par une sismicit faible trs faible. Elle na pas connu de sisme dintensit maximale suprieure ou gale IX (anciennement chelle MSK). Le temps de retour des sismes dintensit VIII est suprieur 200-250 ans. Le temps de retour des sismes dintensit VII est suprieur 75 ans. La zone I est divise en deux sous-zones Ia et Ib.

Liliane Besson, le risque sismique : aspect rglementaire Risques Infos n13 - Juin 2002

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- La zone Ia est dfinie comme une partie de la province sismotectonique I dans laquelle il ny a pas de sismes connus dintensit suprieure ou gale VIII, et o les dformations pliocne-quaternaires sont faibles. Il sagit dune zone de transition avec la zone zro. - La zone Ib reprsente le reste de la province sismotectonique I.

- La zone II est caractrise par une sismicit moyenne. Elle a connu des sismes dintensit maximale suprieure ou gale IX, ou un temps de retour des sismes dintensit VIII infrieur ou gal 200-250 ans, et un temps de retour des sismes dintensit VII infrieur ou gal 75 ans. - La zone III est caractrise par une forte sismicit. Elle est rserve aux Antilles o le contexte sismotectonique est diffrent de celui de la France mtropolitaine.

Zones de sismicit

Dfinitions

0 Sismicit ngligeable Ia

Ib

Trs faible sismicit, mais non ngligeable Faible sismicit

II Sismicit moyenne III Forte sismicit

Zones sismiques et classe des btiments

(daprs Madariaga et Perrier, 1991) Le cadre rglementaire La rglementation parasismique actuelle mane de la loi du 22 juillet 1987, relative notamment la prvention des risques majeurs. Cette disposition est importante, car elle cre une assise lgislative dans un domaine qui ne comportait jusqualors que des textes administratifs. Dans les zones exposes un risque sismique, lintensit du risque et les catgories de constructions nouvelles soumises des rgles parasismiques sont dfinies par le dcret 91-461 du 14 mai 1991. Ce dernier rend donc officiel le zonage sismique de la France mis jour par le BRGM en 1985. Pour la prise en compte du risque sismique, les btiments et les quipements sont rpartis en deux catgories dites risque normal et risque spcial. La catgorie dite risque normal comprend les btiments, quipements et installations pour lesquels les consquences dun sisme demeurent circonscrites leurs occupants et leur voisinage immdiat. Elle comprend quatre classes : A : faible activit humaine B : habitation individuelle ou collective, bureaux, ERP C : immeuble de grande hauteur (IGH) D : btiment dont la protection est primordiale pour les besoins de la protection civile, de lordre public et de la dfense La catgorie dite risque spcial comprend les btiments, installations et quipements (barrages, centrales nuclaires, usines chimiques Seveso , ) concerns par les consquences dun sisme qui ne peuvent tre circonscrites au voisinage immdiat (risques induits). L'arrt du 29 mai 1997 tend la rglementation parasismique certains btiments existants quand ils font l'objet de travaux importants. De plus, il rend obligatoire l'application des rgles gnrales PS 92 (PS : ParaSismique) et autorise le recours aux rgles simplifies PS-MI 89/92 (ParaSismique Maison Individuelle) pour certains btiments (dont les maisons individuelles).


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L'arrt du 10 mai 1993 pris par la ministre en charge de l'Environnement, fixe les rgles parasismiques applicables aux installations soumises la lgislation sur les installations classes (btiments et installations dits "risque spcial"). Cet arrt dfinit dans un premier temps une mthode d'valuation de l'ala sismique prendre en compte. Il fixe ensuite les objectifs en matire de scurit que les dispositifs de protection doivent respecter sur les sites. Le dcret n2000-892 du 13 septembre 2000 modifie : z Le dcret du 14 mai 1991

- Les dispositions dfinies par ce dcret s'appliquent aux btiments nouveaux mais aussi aux additions aux btiments existants par juxtaposition, surlvation ou cration de surfaces nouvelles aussi qu'aux modifications importantes des structures des btiments existants.

- Lorsqu'un Plan de Prvention des Risques Naturels prvisibles (PPR) prend en compte un risque sismique, il peut fixer des rgles de construction plus svres que les rgles dfinies en application des articles (5 et 7) du dcret, en ce qui concerne notamment la nature et les caractristiques des btiments , les mesures techniques prventives ainsi que les valeurs caractrisant les actions de sismes prendre en compte.

z Le code de la construction, en crant un article R. 112-1 : La nature et les caractristiques de btiments doivent respecter les dispositions du dcret du 14 mai 1991 modifi, sans prjudice de l'application de rgles plus svres dictes par un PPR. La circulaire UHC/OC/21 du 31 octobre 2000 rappelle que, dans les zones de risque sismique dfinies par le dcret ci-dessus, les matres d'ouvrage et les gestionnaires de btiments sont responsables des dispositions et prcautions prises pour respecter les rgles de construction, d'amnagement et d'exploitation qui s'imposent aux btiments en raison de leur nature et de leur destination. Rle des pouvoirs publics et politique parasismique Les services dconcentrs de l'Etat et les services des collectivits territoriales doivent veiller ce que les lois et rglements en vigueur soient bien appliqus. Ils ont donc un rle essentiel pour : diffuser une information sur la rglementation, dvelopper une politique de prvention, s'assurer que la rglementation est respecte, en particulier grce des contrles. Mais la mise en uvre du contrle parasismique est complexe, principalement pour deux raisons : z le contrle a priori (plans et notes de calcul) lors de l'instruction du permis de construire n'est pas envisageable actuellement. L'Administration peut cependant favoriser le contrle technique des btiments; z le contrle sur chantier impose de nombreuses visites pendant les phases cruciales des travaux. Aujourd'hui, l'Administration mne en priorit des actions de prvention auprs des acteurs de la construction : z les ptitionnaires de permis de construire, z les professionnels du btiment (matres d'ouvrage et promoteurs, architectes et bureaux d'tudes, entrepreneurs et artisans), z les maires des communes concernes par le risque sismique. Le maire est responsable de la police municipale. L'article L. 131-2, 5 du code gnral des collectivits territoriales prcise : La police municipale a pour objet d'assurer le bon ordre, la sret et la salubrit publiques. Elle comprend notamment : [] 5 Le soin de prvenir, par des prcautions convenables, et de faire cesser, par la distribution des secours ncessaires, les accidents et les flaux calamiteux ainsi que les pollutions de toute nature, tels que les incendies, les inondations, les ruptures de digues, les boulements de terre ou de rochers, les avalanches ou autres accidents naturels, les maladies pidmiques ou contagieuses, les pizooties, de pourvoir d'urgence toutes les mesures d'assistance et de secours et, s'il y a lieu, de provoquer l'intervention de l'administration suprieure.


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Cette proccupation peut tre traduite dans le Plan Local d'Urbanisme (PLU) (anciennement Plan d'Occupation des Sols, POS), labor sur l'initiative de la commune, ou dans un plan de prvention des risques naturels prvisibles (PPR), labor sur l'initiative de l'Etat. Une circulaire du 20 juin 1988 relative aux risques naturels et au droit des sols rappelle : L'Etat et les communes ont des responsabilits respectives en matire de prvention des risques naturels. L'Etat doit afficher les risques en dterminant leurs localisations et leurs caractristiques et en veillant ce que les divers intervenants les prennent en compte dans leurs actions Les communes ont le devoir de prendre en considration l'existence des risques naturels sur leur territoire, notamment lors de l'laboration de documents d'urbanisme et de l'examen des demandes d'autorisation d'occupation ou d'utilisation des sols. Un affichage des risques naturels est obligatoire dans les communes concernes (dcret n90-918 du 11 octobre 1990 relatif l'exercice du droit l'information sur les risques majeurs). En matire parasismique le seul contrle actuellement envisageable est prventif. Corriger les erreurs de conception et d'excution aprs coup est souvent difficile, coteux et peu sr vis--vis du risque sismique. Les professionnels de la construction Les enjeux conomiques d'un sisme peuvent tre considrables. On peut les minimiser en sensibilisant tous les intervenants dans la ralisation d'une construction. L'architecte doit intgrer la proccupation parasismique dans son travail de conception. Il ne

s'agit pas seulement de la structure du btiment (rgularit), mais aussi de tous les lments qui influent sur le btiment lors d'un sisme : le site, le programme architectural, l'implantation du btiment, les quipements, les constructions existantes

Le bureau d'tudes et l'ingnieur conseil

La prise en compte des rgles parasismiques ncessite gnralement le recours un bureau d'tudes ou un ingnieur conseil en gnie parasismique. La construction parasismique implique une troite collaboration entre le concepteur du projet, l'architecte et l'ingnieur ds les premiers stades d'laboration.

L'entrepreneur et l'artisan

Il faut souligner l'importance d'une excution soigne des travaux. Une construction conue de manire parasismique mais dont l'excution aura t dfectueuse risquera de connatre des dsordres graves lors d'un sisme. Tandis qu'une construction conue et ralise selon les rgles de l'art, mme sans prcautions parasismiques, a de grande chance de rsister aux sollicitations de la plupart des sismes.

En conclusion, une conception adapte et une bonne excution sont les atouts majeurs de la protection parasismique mais protgent aussi contre d'autres dsordres tels que les fissures dues aux tassements diffrentiels des sols.


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Zonage de la France

Le zonage officiel en vigueur en France depuis 1991 date du dbut des annes 1980. Il repose, pourlessentiel, sur une analyse de la sismicit historique connue, et les zones rputes les plus sismiques (horsAntilles) sont trs troitement lies loccurrence de sismes historiques forts (Ble 1356, Catalogne 1428, PaysNiois 1564, Provence 1509, 1708 et 1909, Bagnres 1660, ).

Ce zonage va tre modifi dans un avenir proche (dici 2004 en principe): les connaissances voluent etil est donc normal de le mettre jour assez rgulirement. Mais en outre, la rglementation technique qui y estassocie (actuellement les "PS92 , ou norme NFP 06013) va tre profondment modifie dans les annes aveclarrive de "lEurocode 8", rsultant dun effort dharmonisation des rglementations parasismiques, actuellementnationales, au niveau europen. Cette nouvelle rglementation fait appel une description "probabiliste" de lalasismique, o doit tre prise en compte non seulement la taille des vnements maximaux connus, mais lafrquence des vnements et leur rpartition magnitude. La pratique commune admet que lvnementdimensionnant pour le bti courant correspond une priode de retour de 500 ans environ (475 ans trsprcisment, soit une probabilit de dpassement de 10% pour une btiment dont la dure de vie est estime estde 50 ans). Divers rsultats prliminaires avec cette approche probabiliste (groupe EPAS de lAFPS notamment)laissent prvoir une modification assez significative tant de la rpartition gographique des zones sismiques, quedes niveaux de sollicitation qui y seront associs. En particulier, la zone nord-alpine y apparat maintenantcomme une des zones les plus exposes de France mtropolitaine, en raison notamment du niveau soutenu deson activit sismique sur les dernires dcennies.


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Guy BESACIER, Ingnieur Conseil Indpendant, 11 rue de Cambrai 75019 PARIS (mel : [email protected]) Risques Infos n13 - Juin 2002

La prise en compte du risque sismique dans les constructions

Le risque sismique est li l'ala sismique et la vulnrabilit de la construction, raison pour laquelle une dmarche globale de conception parasismique dans la construction doit tre mise en place. Elle doit s'appuyer sur trois points : respect de la rglementation parasismique conception architecturale parasismique mise en uvre soigne. L'action sismique subie par une structure est directement proportionnelle l'acclration qui lui est impose et sa masse. La masse peut tre rduite en utilisant un matriau ayant non seulement une masse volumique faible mais ce qui est plus performant : un matriau possdant une contrainte spcifique leve (rapport entre la contrainte de rupture et la masse volumique). Le bois arrive en tte devant l'acier et le bton arm. La limitation de l'acclration peut se faire par une dmarche rflchie en commenant par viter le risque de rsonance avec le sol et d'une manire gnrale en appliquant les trois principes de base de conception suivante : la recherche maximiser la capacit des constructions stocker l'nergie. la recherche favoriser la capacit des constructions dissiper de l'nergie. la recherche favoriser la rsistance mcanique. On peut galement utiliser des appuis parasismiques appels isolateurs.

La rglementation parasismique L'application des rgles parasismiques actuelles "Rgles PS92" concerne le calcul des charges sismiques et les dispositions constructives. Leur application est obligatoire pour toutes les constructions abritant des personnes, situes dans toutes les zones sauf 0. C'est en gnral l'ingnieur du bureau d'tudes qui est charg d'appliquer ces rgles et de dimensionner les lments en bton arm, acier, bois ou bien mixtes. Il existe nanmoins les rgles propres aux constructions parasismiques des maisons individuelles dites" PS-MI 89 rvises 92" qui permettent aux architectes de s'affranchir d'un bureau d'tude pour ce type d'ouvrage. Leur application est facultative et concerne un domaine assez restreint. La philosophie des rgles consiste prserver les vies humaines ; avant tout, l'objectif est de prvenir les risques d'effondrement des planchers. Les rgles admettent ventuellement des dommages structuraux dans des lments tels que les poutres mais surtout pas au niveau des poteaux sous peine d'effondrement.

Guy BESACIER, La prise en compte du risque sismique dans les constructions Risques Infos n13 - Juin 2002

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Photo 1 : Rupture fragile des poteaux

Le calcul de la rsistance aux sismes d'une structure ne la protge pas contre les grands mouvements de sol (effets induits par la secousse) qu'il convient d'viter : liqufaction du sol glissements de terrains boulement effondrement jeu de faille L'tude de reconnaissance gotechnique du sol permet d'viter les risques lis aux mouvements des fondations sous charge sismiques notamment : les tassements la dislocation le glissement

La conception architecturale parasismique La conception architecturale parasismique n'est pas obligatoire mais son rle est fondamental dans la rsistance des constructions aux sismes. Elle comprend trois volets : le parti architectural, le parti constructif et le contreventement.

Le parti architectural La forme des btiments est l'lment le plus important car elle peut viter des dsordres graves voir la ruine totale de l'ouvrage mme si les rgles PS 92 ont t respectes. La forme devrait tre aussi simple, symtrique et rgulire que possible pour viter des contraintes dues la torsion d'ensemble dvastatrices qui reste bien souvent un facteur majeur de ruine. Il est souhaitable que les variations de rigidit soient progressives en plan et en lvation.


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Il est prfrable de fractionner les btiments forme complexe par des joints parasismiques suffisamment larges afin d'viter des collisions entre blocs voisins. Les btiments en forme de L entrane des concentrations de contraintes locales dans les angles qui peuvent tre trs nfastes. Le principe de non-rsonance entre le btiment et le sol pour viter l'amplification de l'acclration impose que la priode propre de vibration du btiment doit tre diffrente de celle du sol, il est donc prfrable de construire une structure souple sur un sol dur et inversement une structure rigide sur un sol mou (sauf en cas d'utilisation d'isolateurs). Par exemple une tour flexible de plusieurs dizaines d'tages convient trs bien sur un sol rocheux.

Photo 2 : maonnerie courbe vulnrable et tour en voile bton arm faisant coque rsistante

La position du centre de gravit devrait tre la plus basse possible avec une distribution uniforme des masses. Les lments d'architecture doivent s'adapter des dispositions particulires notamment en rgle gnrale il est dconseill : la prsence de poteaux courts vulnrables aux charges sismiques (ex : rupture par des allges

rigides) des angles vifs aux changements de direction et intersection d'lments porteurs. les variation brusques des sections les percements trop importants dans les murs porteurs. Il est prfrable de crer des escaliers ports par des voiles ou structure indpendante de l'ossature. Les mezzanines pourront tre aussi traites par une structure lgre et aussi indpendante. Les baies d'ouvertures dans les faades seront plus favorables si elles sont superposes et de dimensions modres. Ces lments d'architecture peuvent revtir une importance primordiale dans le comportement dynamique de la structure s'ils sont mal positionns ou mal dimensionns.


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Dans le mme esprit, il ne faut pas ngliger la fixation des lments de faade ainsi que la rsistance des chemines comme cela a t le cas Annecy o beaucoup se sont effondres.

Le parti constructif

Il concerne le choix du systme porteur et de sa disposition ; un choix judicieux va permettre de minimiser les cots de la protection parasismique qui pour un ouvrage neuf ne devrait pas excder 5% du prix du gros uvre. L'efficacit du comportement parasismique est directement lie la nature du systme porteur : les structures mtalliques conviennent bien en toute zone, de mme les ossatures en bois et celles en bton arm de type voile. Par contre certains systmes tels que les maonneries non chanes ou non armes sont proscrire, les portiques en bton arm avec murs de remplissage en maonnerie ont quant eux un comportement mdiocre.

Photo 3 : angle vulnrable sans chanage horizontal et vertical

L'architecte devrait veiller assurer une bonne continuit mcanique aussi bien verticalement grce une descente de charges en alignant les poteaux pour viter l'effet baonnette qui cisaille les poutres, qu'horizontalement en ancrant les planchers correctement dans les murs. De mme il devra favoriser la symtrie en plan et en lvation ainsi qu'une homognit dans les systmes porteurs et les matriaux. Un principe de base respecter est de stocker et de dissiper de l'nergie en cherchant la redondance structurale c'est dire un degr d'hyperstaticit maximal. La poutre sur deux appuis simples est proscrire, il vaut mieux multiplier les appuis et les assemblages de type encastrement. Une autre faon de dissiper l'nergie d'oscillation est de favoriser la ductilit aussi bien au niveau des matriaux qu'au niveau de la structure.


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La solution "poteau fort - poutre faible" permet cette dmarche. Il est ncessaire aussi de se proccuper dans les terrains en pente ou pour un soubassement de rsoudre l'effet "poteaux courts" qui risqueraient d'tre cisaills et entraneront l'effondrement. Le systme qui permet la meilleure sauvegarde des personnes pour un rez-de-chausse avec un tage maximum est la construction en murs porteurs ossature bois avec une couverture lgre. Il peut rsister aux secousses trs violentes sans dommages graves.

Le choix du contreventement Le contreventement permet d'assurer une stabilit horizontale et verticale de la structure lors des secousses qui, rappelons-le, ont des composantes dans les trois directions. Le rle du contreventement horizontal est de transmettre les actions latrales aux lments verticaux appeles pales de stabilit. Pour assurer le contreventement horizontal, les planchers et toitures faisant office de diaphragme rigide ne devraient pas tre affaiblis par des percements trop grands ou mal placs pouvant nuire leur rsistance et leur rigidit. Les diaphragmes flexibles devraient tre vits pour combattre le dversement des murs notamment en maonnerie. Le contreventement vertical par pales devrait rpondre des critres spcifiques tels que : leur nombre : au moins trois pales non parallles et non concourantes par tage. leur disposition : elles seront situes le plus symtriquement possible par rapport au centre de

gravit des planchers et de prfrence aux angles avec une largeur suffisante. leur distribution verticale : tre rgulire ; les pales seront de prfrence superposes afin de

confrer aux diffrents niveaux, une rigidit comparable aussi bien en translation qu'en torsion. Les niveaux souples comme un rez-de-chausse transparent d'un immeuble devront tre contrevents correctement. Une mauvaise disposition des pales de stabilit peut entraner des effondrements dus des dformations trop importantes. Structure poteau-poutre avec remplissage en maonnerie. Cisaillement des poteaux et effondrement en mille-feuilles. La mise en uvre de qualit Enfin sans une mise en uvre de qualit de la part de l'entrepreneur, la construction par des points faibles au niveau de la qualit des matriaux ou par des assemblages d'lments prcaires peut s'effondrer comme cela a t encore le cas rcemment dans des immeubles en Turquie en 1999 et en Inde en 2001.


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Le respect des dispositions constructives impose un rle des bureaux de contrle trs important pour les ouvrages publics et un rle de l'architecte fondamental pour la conception notamment celle des maisons individuelles.

Ouvrages existants Tout ce qui prcde est valable pour les ouvrages neufs, en ce qui concerne les ouvrages existants c'est dire la majorit, et notamment ceux construits avant l'apparition des rgles les plus modernes dites "PS 92" (dition 1992), le problme est la fois complexe au niveau politique, conomique, juridique et technique. Problme technique car intervenir en renforcement sur un ouvrage existant suppose connatre par simulations informatiques son comportement avant renforcement pour estimer sa rponse et aprs renforcement pour valider l'efficacit des travaux envisager. Cette phase de diagnostic est trs dlicate grer, Elle passe par une campagne d'investigations, c'est dire des reconnaissances au niveau de l'identification de la qualit des matriaux et de la gomtrie des lments en place La prcision du diagnostic est donc directement li au nombre et la position des sondages dont l'accs est parfois difficile voir impossible. Les hypothses de calcul seront donc pessimistes par dfaut pour aller dans le sens de la scurit, mais cela pourra pnaliser le montant de l'opration. La gestion de ces incertitudes doit tre prise en compte dans l'tablissement des scnarios de renforcement qui s'orienteront vers deux solutions Rduction des charges sismiques Amlioration de la rsistance et (ou) de la rigidit de l'ouvrage Les techniques de renforcement actuellement disponibles sont classes par objectif et technologie : Traitement du sol (injection, micropieux, vibroflottation, cloutage etc.) Renforcement par addition ( chanage, mur de contreventement, contrefort etc.) Augmentation de section et confinement( bton projet, composite coll, chemisage et corsetage

acier etc.) Ralisation d'ancrages (plancher-chanage, charpente-chanage, fondation-ossature) Problme juridique car la rglementation en vigueur est encore floue sur le calcul de renforcement de ces ouvrages et les responsabilits ne sont pas encore bien dfinies, ce qui rend frileux les bureaux d'tudes susceptibles d'intervenir en expertise. Problme politique car la dcision devrait tre claire par trois aspects : L'aspect de la perte humaine lie au nombre de victimes concernes (fonction de la classe de

l'ouvrage et de l'heure d'occupation). L'aspect de la perte financire lie la perte d'exploitation et au cot des travaux de rparation. L'aspect du niveau d'endommagement ayant des consquences sur les conditions

d'exploitation. Pour illustrer le contexte actuel, comment est pris en compte le risque sismique aux Antilles ? L'ala tant trs important (zone III), la dcision a t prise de renforcer en priorit les ouvrages de classe D ( coles, hpitaux, centre de communication, rservoir d'eau, etc.) ; sachant que si demain un sisme comparable celui du sicle dernier se produit, la majorit des victimes, estims plusieurs milliers Point Pitre pour un sisme comparable celui de 1994, seraient issues principalement de logements d'habitation collective et de maisons individuelles (classe B et C). C'est un choix politique. Bien souvent le problme conomique malheureusement prime devant tous les autres problmes simplement parce que la quantit d'ouvrages construits avant les rgles PS, sans se soucier des


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risques sismiques, est tellement importante en France que le montant des travaux pour diminuer leur vulnrabilit sera donc considrable. Il devra donc s'taler sur des dcennies si d'autres priorits ne viennent pas s'intercaler. Esprons que pendant ce laps de temps, la crote terrestre restera stable dans nos rgions.

Conclusion Le choix d'un bon terrain sur un bon sol avec des fondations adaptes et le respect des mesures de prvention imposes et recommandes permettra de limiter les dommages en cas de sinistre. Malheureusement les tudes de sol ne sont pas obligatoires sauf pour les ouvrages publics et le nombre d'architectes et d'ingnieurs sensibiliss la conception parasismique reste faible en France. La formation cette dmarche globale de conception parasismique n'est pas obligatoire que ce soit en cole d'ingnieur ou en cole d'architecture. Quelques coles montrent nanmoins l'exemple comme LYON, GRENOBLE et MARSEILLE-LUMINY.

Ouvrage consulter : CONSTRUIRE PARASISMIQUE de Milan ZACEK aux Editions Parenthses


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Bernard Mammar, ingnieur la socit de contrle technique (SOCOTEC) Risques Infos n13 - Juin 2002

La prise en compte du risque sismique dans les constructions et sa vrification

Le contrle technique des constructions pour la prvention du risque sismique Dans les zones de risque sismique dfinies par le dcret n91-461 du 14 mai 1991 (modifi par le dcret n2000-892 du 13 septembre 2000) relatif la prvention du risque sismique, les matres douvrage et les gestionnaires de btiments sont responsables des dispositions et prcautions prises pour respecter les rgles de construction, damnagement et dexploitation qui simposent aux btiments en raison de leur nature et de leur destination. Pour les constructions soumises au contrle technique obligatoire en application de larticle R. 111-38 du code de la construction et de lhabitation, le champ du contrle technique obligatoire, dfini larticle R. 111-39, stend sans ambigut au contrle du respect des rgles de construction parasismique. Les alas techniques la prvention desquels le contrle technique contribue au titre de la mission PS (ParaSismique) sont ceux qui, gnrateurs daccidents corporels, dcoulent de dfauts dans lapplication des dispositions rglementaires relatives la protection parasismique dans les constructions acheves. La mission porte sur les ouvrages et lments dquipement viss par les rgles parasismiques. SOCOTEC et la prvention du risque sismique Lintervention de SOCOTEC agr au sens des articles L. 111-23 et suivants du code de la construction et de lhabilitation savre donc le plus souvent indispensable pour garantir que la solidit des ouvrages et la scurit des personnes sont bien assures pour les sollicitations prendre en compte dans la zone sismique ou dans le primtre du plan de prvention considr. Le mini sisme du 25 fvrier 2001, ressenti de Nice Marseille, ou plus proche de chez nous le sisme du 15 juillet 1996 Annecy, nous a rappel quen France les rgles PS 92 sont toujours dactualit. Ces rgles prvoient un certain nombre de dispositions constructives et de modalits de calcul, selon le niveau de risque sismique des rgions exposes. Dans le cadre de ses interventions de contrle technique, SOCOTEC est frquemment missionne pour contribuer la prvention des risques sismiques. Ces missions comportent deux volets, lun relatif la conception et au dimensionnement des constructions, lautre portant sur lexamen des conditions dans lesquelles les constructeurs procdent aux vrifications qui leur incombent. Bien sr, la mission portant sur le risque sismique nest pas isole ; elle suppose quune mission de base relative la solidit des ouvrages soit galement et pralablement confie au contrleur. En effet, la construction doit dabord et au minimum rpondre aux normes en vigueur applicables tous les btiments, quils soient ou non construits en zone sismique. En phase conception, SOCOTEC examine les dispositions constructives du dossier de consultation des entreprises en vue de sassurer du respect des rgles PS 92 : mode de fondation envisag en fonction des conclusions de ltude gotechnique, configuration du ou des btiments, type de structure et systmes de contreventement, etc. A la suite de cet examen, lingnieur SOCOTEC en charge du dossier transmet son avis au matre douvrage sous forme dun rapport initial de contrle technique.

Bernard Mammar, La prise en compte du risque sismique dans les constructions et sa vrification Risques Infos n13 - Juin 2002

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Au stade des tudes dexcution, lingnieur SOCOTEC (15 ingnieurs structures sur le dpartement de lIsre agences de Grenoble et Bourgoin) vrifie la prise en compte correcte des sollicitations sismiques dans le dimensionnement des structures, selon les mthodologies dintervention mises au point par la Direction des Techniques et des Mthodes (DTM) de SOCOTEC. En cas de doute sur linterprtation des rgles, face par exemple, une configuration douvrage trs particulire, lingnieur charg du dossier peut recourir aux spcialistes de SOCOTEC qui font autorit dans ce domaine (Wolfang JALIL Chef du Dpartement Ouvrages Spciaux et Patrick LE CHAFFOTEC Chef du Dpartement Missions et Ouvrages Exceptionnels). Si ncessaire, des calculs informatiques comparatifs peuvent tre effectus en rgime dynamique avec de puissants logiciels tels que Hercule, mis au point par SOCOTEC. En ce qui concerne la conception et le dimensionnement des ouvrages, lexprience montre que si le risque sismique est pris en compte ds lorigine au niveau des parties architecturale et technique, le surcot engendr par lapplication des rgles PS 92 est relativement faible. Au stade de lexcution des travaux, lingnieur SOCOTEC vrifie sur site et par sondage que les dispositions reprsentes sur les plans sont respectes. Si tel est le cas sur les parties douvrage examines, on peut en dduire que les dispositions prises par la matrise duvre et les entreprises sont a priori efficaces. Dans le cas contraire, lingnieur SOCOTEC avise par crit le matre douvrage des constats effectus. Il appartient alors au matre douvrage de donner la suite quil estime ncessaire aux observations du contrleur technique. La qualit dexcution est fondamentale. En effet, les analyses faites dans diffrents pays touchs par un sisme permettent daffirmer que les btiments les plus sinistrs sont ceux pour lesquels on observe prcisment le non-respect des normes les plus lmentaires de bonne construction, notamment pour les ouvrages en maonnerie et en bton arm.

Bernard Mammar, La prise en compte du risque sismique dans les constructions et sa vrification Risques Infos n13 - Juin 2002

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Patrick Le Delliou, chef du Bureau dEtude Technique et de Contrle des Grands Barrages Risques Infos n13 - Juin 2002

Les barrages et le risque sismique Extrait du Bulletin du Service Technique de lEnergie et des Grands Barrages n13

3me trimestre 1995 Accidents lis des sismes Les accidents de barrages lis des sismes sont rares. Les tableaux ci-joints extraits de publications de la Commission internationale des grands barrages (CIGB) montrent que les accidents les plus importants concernent les ouvrages en remblai. On retient surtout la rupture trs tudie du barrage en remblai de San-Fernando (9 fvrier 1971). Lors dun rcent sisme en Californie, le barrage vote de Pacoima a t soumis une sollicitation sismique trs leve. Il nest pas impossible que la rupture du barrage ait t vite grce un niveau bas de la retenue. Des accidents plus graves, avec rupture complte, se sont produits sur des remblais de striles lors des sismes, notamment au Chili. Toutefois la technique de monte de ces remblais est une technique minire par voie humide, compltement diffrente de la technique de gnie civil de construction des barrages en terre. Enfin, on peut noter que certaines secousses sismiques peuvent tre imputes la prsence des barrages eux-mmes (plus exactement au poids de leau contenu dans le rservoir). Cet effet na t constat que pour des amnagements de trs grosse capacit et de grande hauteur. De plus, la retenue semble plutt agir comme librateur de contraintes prexistantes. En France, la relation retenue-sisme me semble acquise pour quelques barrages, par exemple pour le barrage de Monteynard o quelques trs faibles secousses ont t ressenties. Par contre, la mise en eau du barrag

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