Dommages provoqués par le séisme de Boumerdes et recommandations pour la réduction du risque sismique M. Hamane*, M. Bensafi*, D. Nedjar*, F. Djellouli*, K-E Ramdane, M. Hamada**, K. Koganei***, K. Meguro***, M. Miyajima****, T. Saito***** * LM2SC, Laboratoire de mécanique des structures et de stabilité des constructions Université des Sciences et de la Technologie d’Oran USTO, B.P. 1505 EL M’NAOUER, Oran31000, Algérie ** Waseda University, Tokyo, Japon, *** University of Tokyo, Tokyo, Japon **** Kanazawa University, Kanazawa, Japon ***** Building Research Institute, Tsukuba, Japon RÉSUMÉ. Le dernier séisme dévastateur a eu le 21 mai 2003 de magnitude 6.8 frappant la région d'Alger-Boumerdès. C’est le séisme le plus violent enregistré depuis celui du 10 octobre 1980 à El Asnam (Chlef) qui avait atteint 7.2.

Cet article illustre l'ampleur des dommages provoqués par le séisme de Boumerdes et accentue les recommandations afin d'améliorer la prévention et l'état de préparation à de tels désastres

ABSTRACT. The latest devastating earthquake was on May 21, 2003 with a magnitude of 6.8 striking the area of Algiers - Boumerdes. It is the most violent quake recorded since that of October 10, 1980 in El Asnam which had reached 7.2.

This article illustrates the extent of the damage caused by Boumerdes earthquake and highlights the recommendations in order to improve the prevention and disaster preparedness learnt from the lessons drawn from this disaster.

MOTS-CLÉS : séisme,liquéfaction, endommagement, conception parasismique, image satellite, réduction du risque sismique. KEYWORDS: earthquake, liquefaction, damage, seismic design, satellite image, seismic risk reduction.

1. Introduction et histoire des séismes en Algérie

Pendant que les résidants des villes du nord central de l’Algérie s'installaient la soirée du 21 mai 2003, leurs plafonds et murs ont commencé à secouer. Un séisme de magnitude 6.8 [USGS, 2003] a frappé à 19:44 heure locale, causant des dommages étendus dans cinq provinces. La profondeur focale de ce séisme était environ 10 km. L'accélération au sol maximale de la secousse principale est de 0.58g [CGS, 2003], enregistrée à Keddara, la station la plus proche à l'épicentre (E-W : 0.58 g, N-S : 0.35 g et U-D : 0.22 g).

Centré dans la région de Boumerdes (Figure1) à environ 50 km à l'est de la capitale, ce séisme a affecté une vaste région. Selon des rapports, le nombre de décès s’élève à 2.278 et 11.450 blessés. Les dégâts causés aux

structures dans une large zone urbaine étaient importants, avec 200.000 personnes environ déplacées de leurs maisons, provisoirement re-logées dans des camps provisoires de tente.

Le nord d’Algérie se trouve sur une zone géologique instable avec une séries de failles du fait du rapprochement entre les plaques Eurasiatique et Africaine. Il en résulte un mouvement de convergence nord-ouest à une vitesse de 4 mm/an (à l’ouest) et de 6 mm/an (à l’est). Ainsi, les séismes en Algérie du nord sont en majorité liés à des failles inverses qui illustre les mouvements en compressions le long de la limite de ces deux plaques [Benouar et al., 1994, Meghraoui et al., 1996].

Autour de la capital, ce séisme est le plus sévèrement enregistré et senti depuis celui d'Alger du 3 février 1716. L'épicentre étant en mer, la secousse principale a produit des perturbations sous-marines, déclenchant un tsunami qui a causé de endommagements sur les côtes espagnoles des îles Baléares.

3. Liquéfaction et dégâts causes au sol

De sérieux dommages dus à la liquéfaction du sol se sont produits dans le bassin d’Isser et la rivière de Sebaou qui se trouvent à 40 km à l’est de la capitale. La Figure 1 montre la carte topographique ainsi que la zone frappée par ce séisme et son épicentre, comme indiqué par L’U.S.G.S. Les zones touchées par la liquéfaction de sol trouvées par l’équipe de recherche du CGS sont indiquées aussi sur cette figure. Basé sur la relation (1) [Kuribayashi et al., 1975] qui lie la distance limite d’occurrence de la liquéfaction et la magnitude du séisme exprimée au Japon (MJMA), on a trouvé une distance limite d’environ 40 km de l’épicentre.

6.377.010 −= JMAMRLog [1]

Figur

Figur

Ede liq

Liquefactionsites

e 1: Sites affectés par la liquéfaction.

e 3: Affaissement du terrain.

Figure 2: Fissure et déplacement latéral du terrain.

Figure 4: Rupture du sol à un pilier du pont. n substituant la grandeur de la magnitude de 6.8 pour la grandeur de JMA, on constate que toutes les zones uéfaction représentés sur la Figure 1 sont situés à l’intérieur de la distance limite de l'épicentre. Figure 2

montre plusieurs fissures du terrain sur la rive gauche de Isser. Le terrain a glissé vers la rivière. Figure 3 montre l’affaissement du terrain derrière les fissures. Il semblerait que le mouvement des terres a provoqué un tassement.

Le déplacement latéral des terres sur la rive droite était d’environ 4.2 m, mesuré comme la somme des largeurs des fissures parallèles à la rivière.

La Figure 4 montre la rupture du sol autour d'un des piliers du pont traversant la rivière d'Isser. Le sol autour du pilier s'est effondré et s'est déplacé vers la rivière.

Quelques ruptures de certains sols par liquéfaction ont été observées mais ceci n’était pas aussi catastrophique que les dommages induits par le mouvement du à cette secousse sismique sévère.

4. Les endommagements causes aux structures

Vu l’étendue des dégâts; des questions se posent sur les raisons de l’ampleur de la destruction causée par le séisme. Cela peut il être du à : 1) la forte secousse sismique, 2) l’état du sol qui aurait pu amplifier ce séisme, 3) la mauvaise conception et les malfaçons, 4) la combinaison de un ou plusieurs de ces facteurs.

Il est difficile de déterminer avec précision les causes réelles de l’ampleur de cette catastrophe sans investigations (sur site et analytique) ; néanmoins, les dégâts survenus aux structures en béton armé seraient attribués à [Ramdane et al., 2004] ; figures 5 à 10 :

- effet d’étage souple,

- effet de poteaux courts,

- l’utilisation de poteaux fragiles et minces pauvrement armés (non confiné),

- disposition constructive du ferraillage insuffisante (poteaux-poutres, espacement et crochet de 90°)

- configuration de bâtiment irrégulière avec des discontinuité de masse, de rigidité, et de ductilité,

- qualité pauvre des matériaux pour façades,

- vieilles structures conçues selon l’ancien code de conception, avant-1981,

- les entrepreneurs sont, pour un certain nombre d’entre eux, des ouvriers reconvertis sans qualification,

- inexpérience des jeunes ingénieurs à qui on n’offre pas une formation de recyclage,

- les états des sols sont pris avec aisance, au lieu d'exiger des données précises du terrain ; on fait allusion à la structure existante voisine,

- des bâtiments sont conçus parfois avant même que le terrain soit défini. Cette pratique est souvent encouragée par ce qui s'appelle l'adaptation sur terrain,

- la répétition, une pratique prévue pour réduire l'intervention de l'architecte et de l'ingénieur afin de réduire le coût de l'étude,

- la politique de fixation de prix réduits des logements sociaux qui est susceptible d'encourager la corruption et la fraude.

- l’absence d’un vrai plan d’urbanisme.

Figure5: Effondrement ‘étage souple’ du RDC.

Figure 7: Endommagement sévère du bâtiment.

Figure 9: Manque de bars de renforcement.

Figure 6: Effondrement ‘Pancake shape’.

Figure 8: Rupture de la jonction Poteau-poutre.

Figure 10: Endommagement du poteau court.

5. Les endommagements causes aux silos (ville de corso city)

La structure inspectée a été construite en 1978 et se compose de 45 silos en béton armé pour stocker le blé regroupés en 5 blocs.

Bien qu'on n'ait observé aucun effondrement total lors de la secousse, plusieurs des silos ont développé des fissures circulaires entre 3 et 12 mètres au-dessus du niveau du sol comme représenté sur la Figure 11. Les dommages ont pu être dus à la mauvaise qualité du béton, l’insuffisance de ferraillage, au mauvais contrôle pendant la phase de construction, à l’état du sol et peut-être à l'effet dynamique,…... Les conditions du sol au niveau des silos ont été également évaluées en utilisant les observations du microtremor qui ont indiqué des amplifications élevés dues au site [Meguro et al., 2004].

Figure 11: Fissures circulaires apparues sur les silos à hauteurs différentes.

6. Les endommagements causes aux ponts

Vingt cinq ponts ont été inspectés. Les détails de cette inspection peuvent être trouvés [Ramdane et al., 2004]. Néanmoins, il est à noter qu’aucun pont n’a été fermé à la circulation. De plus, il a été révélé que les éléments anti-sismique (en béton) des poutres de ponts endommagés ont été inefficacement renforcés (pont traversant la rivière Isser), ou peu en nombre (pont traversant la rivière Sebaou). Les endommagements causes au pont traversant la rivière Isser sont montrés sur les Figures 12 et 13.

Figure 12: Mouvement du tablier.

Mouvement du pilier vers le centre de la rivière

Figure 13: Déplacement relatif tablier/pilier.

7. Les endommagements causes au secteur santé

En plus des dégâts causes aux bâtiments, ponts, silos et réseaux lifeline, ce séisme a provoqué des dommages importants au secteur de la santé. D’ailleurs, des blocs dans plusieurs hôpitaux, polycliniques et dispensaires ont été fermés en raison des endommagements causés aux éléments structuraux et/ou non structuraux.

Les hôpitaux sont des bâtiments importants et par conséquent doivent être construits de sorte qu'ils puissent fonctionner même après les tremblements de terre et puissent résister ainsi à des désastres. Les hôpitaux doivent être équipés de sources alternatives qui peuvent être utilisées immédiatement après la rupture des équipements ‘lifeline’ principaux tels que les générateurs électriques. En outre, le corps médical et le personnel doivent recevoir des formations pour les aider à se comporter correctement pendant un désastre.

8. Expertise des dégâts dans Boumerdes

Boumerdes est l'une des villes les plus sérieusement touchée par ce séisme. La ville est réparti sur une terrasse faisant face à la méditerranée, s’étalant 2 km du nord au sud et 3 km de l'est à l’ouest. 3 différents inspections ont été effectués pour étudier l'effet de site sur la distribution des dommages. Cette investigation a inclus l'inspection des fissures aux supports de mortier des lampadaires [Koganei et al., 2004], de la mesure de microtremor [Meguro et al., 2004] et des images satellites [Miyazaki et al., 1999-2000]. Les Fissures des supports de lampadaires (Figure 14) et les observations du microtremor (Figure 15) ont indiqué une amplification élevée du site prés des bords de ces régions et/ou dépôt de sols mou dans ces blocs.

27.2 27.4 27.6 27.8 28.0 28.2 28.4 28.6 28.844.8

45.0

45.2

45.4

45.6

45.8

46.0

Latit

ude

(N36

)

Longitude (E03)

0

0.5000

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

Rim

Hill toe

A

B C

D

E

Figure 14: Fissure des supports de lampadaires.

Figure 15: L'état de sol selon les microtremors.

En utilisant les images satellites de la ville de Boumerdes par QuickBird avant et après le 21 mai 2003, l'inspection visuelle des dommages de bâtiments a été basée sur la classification européenne. Les niveaux des dommages de 3459 bâtiments ont été classifiés par interprétation visuelle comme montré sur la Figure 16. Les blocs avec des rapports élevés de dommages sont situés à environ 40 m d’altitude le long des deux rivières.

Figure 16: Rapport de dommages des bâtiments dans chaque bloc (Catégories 3, 4, 5 dans chaque bloc).

D'abord en utilisant les images prises après le séisme du 23 mai 2003 seulement, les bâtiments totalement effondrés (catégorie 5), bâtiments partiellement effondrés (catégorie 4), et bâtiments entourés par des débris (catégorie 3) ont été identifiées. Pour quelques bâtiments il était difficile de juger du niveau des dommages dus aux limitations de la résolution, de l'angle de vue, et des ombres spatiales. Pour ces bâtiments, l'image d’avant événement a été utilisée comme une référence pour juger le statut des dommages.

9. Recommandations pour la réduction du risque sismique en Algérie

Bien que Boumèrdès ne soit pas une grande ville en Algérie telle qu'Alger, Oran, Constantine, Annaba, Sétif, ..... son séisme illustre nettement les dommages qui peuvent être prévus à cause de séismes moyens ou majeurs dans des zones urbaines relativement grandes accentuées par des extensions anarchiques avec de grandes concentrations. La plupart de ce qui est arrivé pouvait être prédit, et une grande partie des dommages pouvait être évitée. Avec un peu de chance, cette catastrophe stimulera les politiques et les concernés à continuer d'améliorer la prévention, la construction parasismique et la gestion de crise.

Suite aux leçons tirées de ce désastre des suggestions peuvent être formulées comme suit :

- Création de deux centres de recherche sur les tremblements de terre, centres pluridisciplinaires, à l’est et à l’ouest du pays pour compléter les centres de recherche du CRAAG et du CGS qui sont implantés à Alger.

- Une bonne capacité des mesures préventives et de l’organisation de secours seront toujours exigées et on doit motiver la communauté algérienne pour améliorer la planification et les mesures de préventions.

- Organisation et formation de volontaires post-désastre et des ingénieurs de bâtiment pour l'évaluation de dommages, et organisation de plusieurs conférences et ateliers (workshops) pour les concernés.

- Encourager le développement de techniques innovatrices pour améliorer la réponse post-événement telle que l'évaluation des dommages automatisés, utilisation l’image satellite à haute résolution et le SIG.

- La loi DOIT interdire des modifications non contrôlées aux éléments structuraux des structures existantes, à moins qu’une étude de conception adaptée à la réglementation en vigueur ne soit réalisée.

- Les méthodes de construction déficientes doivent être éliminées. De telles déficiences n'auraient pas probablement causé l'effondrement de plusieurs bâtiments.

- Le code parasismique algérien est un ensemble de règles développés au début des années 80 par les ingénieurs algériens avec l'aide d’experts étrangers. Il y a maintenant un besoin de la communauté scientifique algérienne d'établir son propre code basé sur les règlements actuels tout en faisant des modifications appropriées basées sur la recherche fondamentale (expérimentale) comme c’est le cas dans les pays développés.

- Le gouvernement devrait donc encourager les centres de recherches et les universités à mener à bien les travaux expérimentaux et à encourager davantage le travail de coopération entre ces établissements au profit de la société algérienne. La coopération internationale avec des pays qui excellent dans les domaines technologiques tel que la sismologie et le parasismique est impérative.

- Après ce séisme, la région qui a été évaluée comme zone 2 est devenue zone 3. La communauté algérienne doit-elle attendre, chaque fois une catastrophe pour faire de nouvelles modifications afin de fournir une sécurité adéquate au public ? D’ou l’intérêt à l’établissement de carte détaillée du microzonage.

- L'amélioration des programmes de l'éducation pour les ingénieurs de génie civil et d’architecture est essentielle.

- De nos jours, le développement de solutions ‘modèle catastrophe’ aux assureurs et aux entreprises, pour quantifier le risque, est nécessaire.

- Renforcer les organismes d'inspection et le control technique des constructions.

- Accorder aux travaux de réhabilitation aux normes parasismiques des crédits et avantages fiscaux.

- L'établissement de plusieurs groupes de travail, combinant plusieurs universitaires, des chercheurs, des experts…. pour travailler sur des thèmes spécifiques tels que la mise à jour de la carte du risque séismique.

- Sensibiliser le public et l’école par diffusion périodique, dans les régions et communes concernées par les séismes, des consignes à suivre avant, pendant et après un séisme.

- Développer des outils pédagogiques simples pour l’école. Aussi, une journée d'information et d'exercices pratiques destinée aux élèves de l'ensemble des établissements doit être programmée.

10. Conclusions

Au lendemain d'un événement aussi tragique, une rigueur et rationalité sont exigées. Il est de la responsabilité des spécialistes qualifiés dans la planification urbaine, experts dans les domaines de génie civil et de séismologie, des psychologues mais également de tout ceux qui doivent concevoir l'environnement et les bâtiments correspondants, les logements dans lesquels les Algériens doivent vivre sans risque. Il y a toujours eu des tragédies provoquées par des séismes au nord de l’Algérie. C'est l'heure de trouver des réponses objectives aux problèmes objectifs; le pays ne peut pas vivre indéfiniment sous l'influence du destin.

11. Bibliographie

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