VRD en Zone Sismique

8/3/2019 VRD en Zone Sismique

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VOIRIE ET RESEAUX DIVERS

EN ZONE SISMIQUE

1. LA DEMARCHE ET LE CONTEXTE2. LES VRD ET LEUR VULNERABILITE

3. CONCLUSIONS


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Prambule

Les mthodes de vrification (calcul) des VRD, quil

sagisse par exemple de ltablissement de lala de

glissement de terrain, du comportement dynamiquedes rservoirs plus ou moins pleins ou de celui des

conduites et rseaux ariens est complexe.

Il ne peut faire lobjet dun simple expos commecelui-ci.

En revanche, les problmatiques poses, et exposes

ci-aprs, doivent tre identifies afin dtre prsentesdans la dmarche de chaque acteur direct ou indirect

de lamnagement en zone sismique.


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1. LA DEMARCHE ET LE CONTEXTE

Consquences des pertes sur VRD:

Pertes matrielles directes, Difficults mettre en place le plan de

secours tel que prvu,

Aggravation des aspects matriels de lacrise de socit post-sismique,

Dlais de retour lactivit normale(aprs la phase de crise) pnalisantspour lconomie rgionale.


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ANALYSE DE LA PROBLEMATIQUE

La dmarche est la mme que pour tous

les lments risque: Estimation de lAla (Rgional et local)

Identification des Elments risque (enjeux) Estimation de leur Vulnrabilit (propre et

croise)

Estimation du Risque direct et du risque induit(Risque = Ala x Enjeux x Vulnrabilit)


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LE CONTEXTE REGLEMENTAIREPOUR LES OUVRAGES

Du constat technique larbitrage politique.

LOI n 87-565 du 22 juillet 1987

Prvention des risques majeurs, droit du citoyen linformation

DECRET n91-461 du 14 mai 1991Zonage sismique de la France, notions dORS et ORN

ARRETE DU 29 MAI 1997Abroge et remplace larrt du 16 juillet 1992, et rend obligatoirelapplication des rgles PS-92

ARRETE DU 10 MAI 1993( J.O. 17.07.93) ORS

LOI n95-101 du 2 fvrier 1995Et DECRET DAPPLICATION n95-1089 du 5 octobre 1995 PPR


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SYNTHESE DE LAPOLITIQUE

REGLEMENTAIRE


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LOI n 87-565 du 22 juillet 1987- Organisation de la scurit civile

- Protection contre lincendie- Prvention des risques majeurs

Droit du citoyen linformation (article 21)

Prvision de dcrets pour (article 41) :

- zones sismiques- actions sismiques

- catgories de btiments


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DECRET n91-461 du 14 mai 1991Dfinit

- Le contexte de prise en compte du risquesismique

- Le zonage sismique de la France en 5 zones

Prvoit le cadre des deux 2 futurs arrts pour:

- Les Ouvrages Risque Normal (ORN)

- Les Ouvrages Risque Spcial (ORS)


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ZONAGE SISMIQUE REGLEMENTAIRE DE

LA FRANCE(ORN)


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ARRETE DU 29 MAI 1997

Abroge et remplace larrt du 16 juillet 1992(ORN)

En application du dcret du 14 mai 1991

- Redfinit les classes A, B, C et D

- Redfinit les constructions auxquelles sappliquentles rgles

- Rend applicables les rgles PS 92 et dfinit lesniveaux dacclration retenir pour les classesB, C, D selon chaque zone.


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OUVRAGES A RISQUE NORMAL (1)

CLASSE A

- Ne recevant pas dactivit humaine en service normal

CLASSE B

- Habitations individuelles

- Hauteur < 28m

- ERP 4 et 5catgories

- Capacit infrieure 300 personnes- Parcs de stationnement ouverts au public

CLASSE C

- Hauteur > 28m- ERP 1, 2 et 3 catgories

- Capacit suprieure 300 personnes

- Certains btiments sanitaires et sociaux


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OUVRAGES A RISQUE NORMAL (2)

CLASSE D

Ouvrages dont la prennit est ncessaire pour la gestionde la crise post-sismique.

- Scurit civile, dfense nationale et ordre public

- Communications

- Circulation arienne

- Hpitaux

- Stockage et distribution deau potable

- Distribution publique dnergie- Centres mtorologiques


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Valeurs minimales des acclrationsnominales, exprimes en m/s :

ZONES CLASSE B CLASSE C CLASSE D

I a 1.0 1.5 2.0

I b 1.5 2.0 2.5

II 2.5 3.0 3.5

III 3.5 4.0 4.5


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2. LES VRD ET LEURVULNERABILITE

2.1. VOIRIE, OUVRAGES DART

2.2. VIABILITES RESEAUX 2.3. SYSTEMES INDUSTRIELS


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2.1. VOIRIE, OUVRAGES DART

La prennit de la voirie est ncessaire tant

du point de vue de la gestion de la criseque du point de vue du retour lactivitnormale de la socit. Les consquences

conomiques indirectes des pertes de voiriesont trs lourdes. Urbaine

Interurbaine

2.1.1. VULNERABILITE DES ITINERAIRES

2.1.2. VULNERABILITE DES OUVRAGES DART


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2.1.1. VULNERABILITE DESITINERAIRES: CAUSES

Etudes insuffisantes de lala sismiquelocal

Pentes instables

Chutes de blocs

Zones liqufiables

Vulnrabilit urbaine


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Salvador 2001, purge de falaise rocheuse


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SEISME DE LAMBESC,

ENCOMBREMENT DE VOIRIE URBAIN


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Salvador (2001)


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Salvador, route de Comasagua


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Arequipa, 2001


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Salvador, 2001, panamricaine coupe


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2.1.2. VULNERABILITE DESOUVRAGES DART

Etudes insuffisantes de lala local

Erreurs dimplantation

Solutions inappropries

Conception errone en zone sismique


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Vulnrabilit des ouvrages dart

sur voirie publique


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Niigata,1964

Piles de viaducimplantes sur sol

liqufiable


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KOBE, VOIE RAPIDE URBAINE ISOSTATIQUE


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LOMA PRIETA 1989, VOIE RAPIDE, ERREUR DE

DIMENSIONNEMENT EN CAPACITE


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LOMA PRIETA, VOIE RAPIDE

I it i


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Izmit, voie

ferre surfaille active


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Enseignements pour les voiries et

transports terrestres

ETUDES PREALABLES COMPLETES Prise en compte de tous les paramtres de

lala sismique local (choix des itinraires)

Conception de plans de circulationhirarchiss et boucls (alternativesditinraires)

Conception approprie des ouvrages dart(rsistance aux sollicitations dynamiques)


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2.2. VIABILITES, RESEAUX

2.2.1. Eaux sanitaire et uses(conduites gnralement enterres)

2.2.2. Gaz (risques induits trs levs)

2.2.3. Electricit (rseauxgnralement ariens)

2.2.4. Tlcommunications

La perte des viabilits :


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La perte des viabilits :

premier sinistre post-sismique Mme en cas de sisme mineur, car leur

conception nest gnralement pas parasismique.Ainsi pour des petits sismes comme celui de

Martinique le 8 juin 1999, pour des acclrationsnominales locales trs faibles (0,05g Fort-de-France) les rseaux tlphoniques ont t

interrompus de quelques dizaines de minutes plusieurs heures, et des coupures de courant ontdur de quelques minutes quelques dizaines deminutes.

Pour les sismes majeurs, les interruptions etpertes prennent une gravit particulire, notammentpour les effets induits : gestion de la crise sismique

et retour la normale gravement pnaliss.


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2.2.1. Eaux sanitaire et uses






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Les canaux dadductionEn raison de leur longueur et de la varit deconception de leurs ouvrages, les causes de

vulnrabilit sont nombreuses

La station de traitement


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La station de traitement,

le 1quipement du rseau Station de Cafire, Fort-de-France

Station de traitement vulnrabilit


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Station de traitement, vulnrabilit

de la structure des bassinsErreur de conception:Bassin de masse importante sur poteaux courts :

vulnrabilit leve aux secousses horizontales


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Station de traitement

Poteau court

Couplage des deuxbassins

L Ch d


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Le Chteau deau,

quipement intermdiaire Problme: conception

dfaillante de louvrage

Facteur aggravant: lessurpressions dynamiquesde leau.

Charges deau : mthode deHoussner pour dfinir la partdeau considre rigidementlie au support de gnie civil et

la part deau oscillante quignrera une surpression surles parois de rservoirs etventuellement une sous

pressions sur les toitures dallesou coupoles


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Kern County, Chteau deau

Salvador 2001 Las Colinas


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Salvador, 2001 Las Colinas,

chteau deau sur site instable


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Chteaudeau

Balata, Fort-de-France: Conception errone du contreventement

Vtust des aciers corrods

Risque de cisaillement des conduites au sol

Cht d


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Chteau deau Balata, Fort-de-France


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Chteau deau

Didier, Fort-de-France

Ossature

nonductile

Masse

instableimportanteConduite traversant la dalle

St ti d


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Station de pompage Tartenson, Fort-de-France

Ancrage en pied

insuffisant pour ballonvertical moment derenversement lev


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Citernesintermdiaires

Tivoli, Fort-de-France

Conduite susceptibledtre cisaille lors

dun dplacementdphas des citernes

Les conduites enterres


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Les conduites enterres

Taiwan,1999

En gnral,les conduites

qui sontdformablessuivent les

mouvementsdu sol,mais


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Los Angeles Effort en traction trop

important pour lesraccordements sousleffet dunmouvement du sol

San Fernando 1971 conduites


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San Fernando, 1971, conduites

San Fernando,


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,

1971 Les raccordements sont

particulirement sollicits

(zone plus rigide de laconduite, moins apte se dformer)

Leur conception doit treapproprie auxsollicitations possibles

En gnral, les conduitesen PVC en remblaisableux sont une bonnesolution (adaptabilit)

Kob 1999 adduction deau


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Kob, 1999, adduction d eau

on u te a uct on eau pota e


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non protge, raccordementinappropri et dgrad

Clarac,Fort-de-France

San Fernando, 1971, surpression suite


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une fuite deau

San Fernando idem


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San Fernando, idem

Izmit 1999, cisaillement horizontal


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,

dun collecteur par la faille

Kob, 1995, cisaillement vertical dunll t t d t i


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collecteur par un mouvement de terrain

Taiwan, 1999, collecteur cisaill par


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un mouvement de terrain

Salvador, 2001, Assainissement. Bassin


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fissur par un mouvement de terrain

Les chambres


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de sortie desciternes et

des autresquipements

Tiberge, Fort-de-France Cration inutile de points

durs pouvant cisailler la

conduite

Kob, 1995, rparation de conduites


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cisailles


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Chambres

de sortie

Barme, Fort-de-France Complexit et manque de ductilit ou dadaptabilit,

aux ventuels mouvements diffrentiels, sauf pour lesconduites rcentes en flexibles


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Chambres

de sortie

Tiberge, Fort-de-France

Supporter les conduites, oui, mais sur appuis

glissants Eviter les points durs


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Chambresde sortie

La Joyau, Fort-de-France

Pour rduire les sollicitations

sur les points durs defranchissement des paroisdextrmits, il faudraitpermettre les dformationsdes conduites.

Pompes


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p

Station dassainissement de Cafire, Fort-de France. Raideurs longitudinales contraries des conduites

dentre et de sortie des pompes, encastres sur desparois diffrentes. Si la structure nest pas assezrigide, la pompe subira des efforts alterns.

Pompes


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verticales

Station de Didier, Fort-de-France

Moment de renversement possiblement lev si

mise en rsonance des pompes

Les joints leur conception ne doit pas


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Les joints, leur conception ne doit pasen faire le point faible de la conduite

Ermitage, Fort-de-France

Conduites en


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fonte ductile

Conduites sur sols liqufiables


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Conduites sur sols liqufiables

Limportance des dformations de solquelle occasionne ainsi que linaptitude de

certains ouvrages supporter desdformations peut tre prjudiciable.

Cest pourquoi, par principe de prcaution,

les conduites implantes sur des zonesliqufiables doivent tre considres commeinexploitables en cas de sisme.

Dans de telles zones, Il est conseill dviterles coudes et de favoriser les conduitesrectilignes.

Conduites sur pentes instables


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Cas des glissements de terrain :

Selon les recommandations de lAFPS, les zones de

pentes instables, les tracs de lignes de crte ou lesfonds de valles sont viter.

Sur une pente qui prsente des risques dinstabilit, ilest prfrable que la conduite suive la ligne de plusgrande pente, cest dire la direction du glissementventuel.

Dune manire gnrale, et dans les zones dinstabilit

potentielle, des mesures constructives doivent treprises pour drainer les sols (rduire un facteuraggravant).

Ala Indice Conditions dattribution


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Faible G1 Glissements potentiels (pas dindice de mouvement apparent).Pentes faibles moyennes (0 15).Nature gologique du site non exempt de potentialit dinstabilit(mdiocrit des terrains de couverture, paisseur importante de cesderniers, ).Facteur de stabilit > 2 (sous sisme)

Moyen G2 Prsence dindices dinstabilit dans les pentes des terrains ou la topographieavoisinante (moutonnements, arbres ou cltures basculs, ).Dsordres lgers dans le bti existant (petites fissures, dplacements minimes, ).Pente moyenne des terrains (15 30).Matriaux de couverture ayant de mauvaises caractristiques physiques (notammentsi langle de frottement interne de ces formations est infrieur langle de la pente

des terrains).Zone probable dpandage ou de circulations de coules boueuses.Facteur de stabilit compris entre 1,5 et 2 (sous sisme)

Fort G3 Prsence de glissement actif : niches darrachement, bourrelet, rupture de pentes, Dsordres forts dans le bti existant (fissures, dplacements, ).Pente importante des terrains (suprieure 30).

Forte paisseur des terrains de couverture (suprieure 8 m).Historicit du site : existence proximit du site de glissements anciens situs encontexte similaire.Proximit de ravines (avec rivire y circulant ou non) susceptibles davoir ses bergesdstabilises lors de crues ou de prcipitations violentes.Zone dpandage de coules boueuses.Facteur de stabilit < 1,5 (sous sisme)

Instabilit


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de sol

Citerne deBarme, Fort-de-France

Traction exercesur la conduite desortie

Zone de glissement, sur la route de Balata. La

canalisation actuelle surmonte la couronne


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canalisation actuelle surmonte la couronne

darrachement et ne repose sur aucun terrain

Conduites sur failles actives


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En cas de franchissement dune faille dedplacement prvisible modr, lorientation

idale du rseau est celle qui met la conduiteen flexion et en tension modre. (Eviter lecisaillement)

Cependant la gomorphologie et lagographie urbaine des zones amnages

limitent parfois trs srieusement cettepossibilit.

Failles actives


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Dautres principes peuvent cependant trerecommands dans ces zones :

- un contrle volumique 100% de la qualit dessoudures

- utilisation de matriaux tels que poxy,polythylne extrud ou polypropylne extrud sur

environ 300 de part et dautre de la zone de faille- enterrement de la conduite dans une trancheremblaye avec un matriau meuble, sans blocs

rocheux, avec une hauteur de recouvrement la plusfaible possible.


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2.2.2. Gaz





San Fernando,


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1971, dommageen compression

sur conduite degaz

an ernan o, , u e e gazsuite cisaillement du sol


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San Fernando,


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incendie sur lafuite de gaz


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SanFernando,

perte deshabitations

proches delincendie


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En zone sismique il faudrait quiper tous les

tronons de rseau de clapets de scurit en

cas de dpression dans le systme.

Les installations domestiques galement.

Kob, incendie post-sismique. Le problmese pose aussi pour les installations


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domestiques (Sur rseaux, Butane, Propane)


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2.2.3. Electricit






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Izmit, 1999, jeude faille

Adapazari


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TAIWAN, 1999

PILONE

Taiwan, 1999,

mouvement de terrain


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Niscally, 2001,arrachement

des cbles

La production et distribution dlectricitet les centraux et relais de


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tlcommunications

Transformateur Izmit

San Fernando usine lectrique, multiplesdommages par rupture fragile des quipements


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San Fernando usine lectrique


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Izmit Adapazari usine lectrique


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Izmit AdapazariTransformateur sorti de ses rails


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Izmit AdapazariRupture de freins dun transformateur


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Izmit Adapazari


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San Fernando usine lectrique,insuffisance des ancrages


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Izmit Adapazari rupture de

porcelaine


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porcelaine

Izmit Adapazari rupture de

porcelaine


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Izmit Adapazari


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Izmit Adapazarirparations aprs

10 jours


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Les quipements lectriques sont trs

vulnrables aux sollicitations dorigine sismique

en raison de leurs caractristiques propres assurer leur scurit hors sisme.

Les isolants (verre ou porcelaine) ont un mode

de rupture fragile. On peut recommander de lessur-dimensionner.

Mais, sauf mouvement de terrain sur une

implantation ancienne, les rparations sontrapides. Mme pour un sisme majeur.

2 2 4 Tlcommunications


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2.2.4. Tlcommunications

Etudes insuffisantes de lala local Erreurs dimplantation



Centraux tlphoniques


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Centraux tlphoniques

Les centraux tlphoniques anciens sont

trs vulnrables aux secousses.

Mais les techniques nouvelles sont

appropries. Au Salvador, o les rseauxavaient t refaits suite au passage ducyclone Mitch, les dysfonctionnements

ont t mineurs.

Rseaux tlphoniques


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Ces rseaux ariens ont des causes devulnrabilit comparables celles des

rseaux lectriques. Les quipements rcents se comportent

bien.

Les rparations des rseaux anciens sontassez rapides.

Le vrai problme reste la saturation durseau aprs la catastrophe

Enseignements pour les

rseaux et viabilits diverses


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rseaux et viabilits diverses

Prise en compte de lala sismiquelocal

Conception parasismique des centraux

et rseaux

Conception de rseaux hirarchiss et

boucls

2.3. SYSTEMES INDUSTRIELS

ET RISQUE SPECIAL


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ET RISQUE SPECIAL

2.3.1. Rservoirs, silos

2.3.2. Pipe-lines

2.3.3. Barrages

Lindustrie et les risques industriels

On peut considrer le risque industriel selon deux


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O peut co s d e e sque dust e se o deuenjeux : les ouvrages risque normal (ORN) etles ouvrages risque spcial (ORS), les seconds

dpendent de rgles de construction PSdterministes car ils prennent en considrationlimpact sur lenvironnement, alors que celles desORN ne prennent pas en considration limpactsocial de la cessation dactivit.

La ruine des ORN est cependant susceptible deporter atteinte la socit pour longtemps et loin

du site dimplantation, sagissant de grandsenjeux conomiques intressant la socit audel de la zone sinistre.

2 3 1 Rservoirs silos


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2.3.1. Rservoirs, silos

Kob, rservoirs sur zone liqufie


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Kob, tassement sous rservoir


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Kern County Rservoir industriel


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Kern County Rservoir


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Kern CountyRservoir


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Kern CountyRservoir

Coalingua rupture de raccordement deconduite


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San Fernando rservoir


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San Fernandorservoir


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San Fernandorservoir

Izmit 1999 : Incendie de la raffinerie Tpras trois jours

aprs le sisme


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Izmit 1999 : Incendie de la raffinerie Tpras,dfaillance des toits flottants


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Izmit, 1999, Dilatation dun rservoir

toit fixe, voisin dun rservoir incendi


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Chi-chi, 1999,


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Toit dun

rservoirdhydrocarbures

Izmit 1999 :

Effondrement dune tour de refroidissement de

linstallation ptrochimique Petki


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2.3.2. Pipe-lines


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p

Chi-chi, tassements de sol sous

pipe line


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p p

Izmit dformation

dun pipe linechez Tupras


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p pchez Tupras

San Fernando

ductilit dunsupport de pipe


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support de pipe

line

2.3.3. Barrages


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Taiwan, barrage travers par la faille


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Kob, 1995,b d Nik t


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barrages de Niketo

Risque industriel


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Le problme concerne essentiellement les

installations anciennes, les protocolesactuels pouvant tre considrs comme

fiables.

Lenjeu sera la dlocalisation ou la mise aux

normes un problme conomique majeur.

3. CONCLUSIONS


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3.1. Le Systme dInformationGographique et les scenarii de risque

3.2. Conception ET calcul

3.3. Approche conomique du risque

Le SIG, systme dinformation

gographique


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Nous avons vu quune partie importante desproblmes sur les VRD est d une implantation

sur sol instable.

Le SIG, sil collecte effectivement les donnesdes tudes parses ralises et sil est accessible

tous les concepteurs, sera un outil daide la

conception majeur des annes venir.

Conception ET calcul

Nombre dexpert le reconnaissent dsormais, lel l t ti d ifi ti d l


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calcul est une opration de vrification de labonne conception.

De fait, le retour dexprience des sismespasss a beaucoup apport la rduction de lavulnrabilit des ouvrages.

Lapproche qualitative de ce qui marche et ce qui ne marche pas , qui en est issue, sous-tend les guides de recommandations comme le

CT 15 et le CT 21 de lAFPS consacrs auxcanalisations.

Approche conomique du risque

Le niveau de protection des ouvrages neufs et defaon encore plus sensible le renforcement de


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faon encore plus sensible, le renforcement delexistant un niveau satisfaisant sont arbitrs,limits, par la puissance publique en fonction deleffort conomique qui peut tre consenti par lasocit.

Mais il faudrait rapprocher la duredamortissement des surcots de lquipementde celle de limpact des pertes directes et indirectes

sur la priode de retour la normale. Quant au cot des vies humaines

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VRD en Zone Sismique