guide évaluation parasismique

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8102

Remerciements

Sadressant aux architectes et ingnieurs, enseignants et professionnels, ainsi quaux tudiants et chercheurs, la collection des cahiers parasismiques constitue un ensemble de rfrence des connaissances ncessaires la conception, la construction et la protection des difices et des villes contre le phnomne sismique. Cette collection a t dveloppe avec laide du Ministre de lEcologie et du Dveloppement Durable dans le cadre du programme dactions confi aux Grands Ateliers pour amliorer lenseignement des concepts et mthodes de la conception et de la construction parasismiques au sein des formations initiales des divers intervenants de l'acte de construire. Elle est publie par les Grands Ateliers de lIsle dAbeau, groupement dtablissements denseignement suprieur darchitecture, dingnierie, dart et de design, destin faire progresser la formation et la recherche sur la construction et les matriaux. La collection comprend actuellement les cahiers suivants :

1. Conception parasismique, niveau avant-projet, Milan Zacek,

2. Vulnrabilit et renforcement, Milan Zacek,

2-a. Guide dvaluation de la prsomption de vulnrabilit aux sismes des btiments existants Cas des constructions en maonnerie et bton arm, Milan Zacek

3. Urbanisme et amnagement territorial en zone sismique, objectifs et problmatique. Patricia Balandier,

4. Sismologie applique lusage des architectes et ingnieurs, Patricia Balandier.

A paratre :

5. Comportement dynamique des structures

6. Construction parasismique, se dclinant sur les diverses technologies : bton arm, acier, bois, constructions en terre, ainsi que sur le second uvre.

cahier 2a

valuatition de la prsomptionalua on de la prsomption de vulnrabilitde vulnrabilit auux seismeseismes a x s

des btiments existants CONSTRUCTIONS EN MAONNERIE

ET BTON ARM

MILAN ZACEKAN ZACEKMIL

Mai 2004

TABLE DES MATIERES

1. INTRODUCTION 3

2. OBJET DU GUIDE ET METHODE UTILISEE 5

3. CARACTERE PARASISMIQUE D'UNE CONSTRUCTION 7

4. EXAMEN DE LA CONSTRUCTION A EVALUER 94.1. Objectif et dmarche 94.2. Hypothses adoptes 94.3. Facteurs de vulnrabilit gnraux prendre

en compte 104.3.1. Architecture 104.3.2. Structure 144.3.3. Elments non structuraux et quipement 154.3.4. Adquation avec la nature du sol 154.3.5. Immeubles voisins 164.3.6. Site 16

5. METHODE D'EVALUATION 215.1. Principe 215.2. Dfinition des dommages et du niveau

d'agression sismique 215.3. Construction en maonnerie de pierre, briques ou

blocs de bton 225.3.1. Description 225.3.2. Liste de vrification des facteurs de

vulnrabilit 225.4. Systmes porteurs en voiles de bton 25

5.4.1. Description 255.4.2. Liste de vrification des facteurs de

vulnrabilit 255.5. Systmes porteurs en poteaux et poutres de

bton arm couls en place et constructionmixtes en ossature et voiles 275.5.1. Description 275.5.2. Liste de vrification des facteurs de

vulnrabilit 275.6. Elments non structuraux 30

5.7. Compilation des rsultats 31

6. CONCLUSION 33

Glossaire 35

Bibliographie 39

Crdits photos et figures 39

1. INTRODUCTION

L'valuation prcise de la vulnrabilit aux sismes d'une construction ncessite en gnral des sondages destructifs permettant de connatre la nature des liaisons et la rsistance des lments porteurs, de mme que la vrification quantitative de cette rsistance. Ce travail relve de la comptence de l'ingnieur.

Toutefois, cette dmarche tant " lourde ", donc coteuse, il convient, avant d'engager des frais importants, de chercher valuer sommairement si une ventuelle rhabilitation parasismique est vraiment ncessaire et conomiquement envisageable. Par consquent, il est souhaitable d'effectuer au pralable une tude " lgre " qualitative, appele " valuation de la prsomption de vulnrabilit " ou prdiagnostic. Une telle tude peut tre ralise par un architecte qui n'a pas reu de formation spcifique en construction parasismique. Cependant, en ce qui concerne la nature du sol et les effets lis au site, l'avis d'un gotechnicien peut tre ncessaire.

De par leur configuration ou leur mode de construction, les btiments examiner sont plus ou moins complexes et le niveau souhait de l'tude peut tre variable. Il parat donc prfrable (et cette pratique est dj courante dans d'autres types d'valuation des risques) de distinguer deux, voire trois niveaux d'valuation de la prsomption de vulnrabilit aux sismes (A, B, C), correspondant des besoins et moyens diffrents.

La mthode propose est de type " A ", la plus sommaire. Elle vise effectuer un prdiagnostic rapide de la vulnrabilit des btiments de forme et construction simples, sans ncessiter une vrification laborieuse de nombreuxlments. Un niveau plus lev permettrait de diffrencier davantage le bti, par exemple en faisant une distinction entre les constructions difies diffrentes poques historiques.

La prsente mthode prsente un avantage pdagogique indniable, car elle met en vidence les facteurs essentiels de vulnrabilit aux sismes d'une construction, sans requrir une formation pralable. Elle permet aussi d'acqurir une vue d'ensemble structure et hirarchise de la problmatique, ce qui en facilite les approfondissements ultrieurs.

Ce guide s'intgre donc dans la srie de manuels dits par les Grands

Ateliers de l'Isle-d'Abeau, destins aux enseignants et tudiants des coles

d'architecture.

Milan ZACEK guide dvaluation de la prsomption

de vulnrabilit aux seismes des btiments existants

3

2. OBJET DU GUIDE ET METHODE UTILISEE

L'objet de ce guide est de proposer une mthode simple et pratique de niveau A, permettant un professionnel du btiment non spcialiste d'valuer rapidement la prsomption de vulnrabilit aux sismes d'un btiment existant, ralis en maonnerie ou en bton arm. Toutefois, les btiments comportant des structures de grande porte (salles de sport, hangars,) ne sont pas viss.

Le guide s'applique aux btiments difis selon des modes de construction courants en France mtropolitaine. En effet, les techniques constructives d'autres pays pouvant parfois tre trs diffrentes (Amrique du Nord, Antilles,), leur vulnrabilit aux sismes peut tre due galement d'autres facteurs que ceux qui sont pris en compte dans ce texte. Disposer d'un manuel spcifique la construction en usage dans ces pays est dans ce cas souhaitable.

Afin d'en faciliter l'utilisation, l'approche adopte dans ce guide est synthtique et concise. L'attention est porte principalement sur les paramtres essentiels.

L'valuation propose s'effectue en quatre tapes : 1. tude des plans et autres documents disponibles (s'il y a lieu) ;2. examen de la construction in situ ;3. compilation des donnes recueillies dans des check-lists ;4. diagnostic qualitatif de vulnrabilit aux sismes.

Le diagnostic est tabli par rapport un seul niveau de sisme (magnitude 6) et il porte sur trois degrs de dommages : effondrement, dommages structuraux importants et dommages non structuraux menaant la vie de personnes.

Le calage, c'est--dire la correspondance entre la violence du sisme de rfrence et l'importance des dommages, est bas sur l'observation des vnements passs. Toutefois, il ne faut pas perdre de vue que, pour une force de sisme donne, l'tendue des dommages souffre d'une grande dispersion. De nombreux facteurs, notamment la qualit de l'excution, l'paisseur des joints de mortier, la quantit de ciment, la quantit d'eau utilise pour le malaxage du bton, etc., peuvent varier fortement d'une construction l'autre, d'o une grande diffrence de vulnrabilit. Le calage utilis ici correspond une qualit de construction moyenne observe en France mtropolitaine. Par consquent, il est possible que la vulnrabilit relle d'un ouvrage soit suprieure ou infrieure celle obtenue par la mthode propose ici.

La vulnrabilit aux sismes d'un ouvrage est souvent difficile cerner et diffrentes mthodes, mme approfondies, peuvent parfois donner des rsultats assez diffrents. La fiabilit de l'tude repose donc, d'une manire non ngligeable, sur le jugement subjectif de l'auteur de l'tude. Les paragraphes 3 et 4 de ce guide devraient faciliter l'acquisition d'un jugement d'expert correct.



5



3. CARACTERE PARASISMIQUE D'UNE CONSTRUCTION

Afin de porter un diagnostic sur la vulnrabilit aux sismes d'un ouvrage, il est important de savoir ce qui le rend parasismique. L'exprience montre qu'une construction n'est rellement parasismique que si elle est le fruit de trois dmarches :

Conception architecturale parasismique

- implantation judicieuse sur site- architecture favorisant un bon comportement

sous sisme

+

Application des rgles parasismiques

- dispositions constructives parasismiques- dimensionnement " au sisme "

+

Excution de qualit

- matriaux de bonne qualit- travaux excuts dans les rgles de l'art

Le non-respect de l'une de ces dmarches peut tre l'origine de l'effondrement du btiment lors d'un tremblement de terre.

Les lments examiner dans le cadre de la mthode d'valuation de la prsomption de vulnrabilit propose les prennent donc en compte.

7



4. EXAMEN DE LA CONSTRUCTION A EVALUER

4.1. OBJECTIF ET DEMARCHE

Un examen du btiment tudier doit permettre d'identifier l'absence, l'insuffisance ou la dgradation des lments essentiels sa rsistance aux sismes, de mme que la possibilit d'une interaction dfavorable avec le site, qui pourrait aggraver l'action des tremblements de terre sur l'ouvrage.

La liste des lments vrifier pour les constructions en maonnerie et bton arm figure dans les chapitres respectifs. Cependant, il peut arriver qu'une utilisation " aveugle " de check-lists ne permette pas de dtecter une faiblesse importante de la construction car ces listes ne peuvent pas tre suffisamment dtailles pour couvrir toutes les situations que l'on peut rencontrer, certaines configurations ou constructions tant complexes.

Par consquent, pour mener bien l'examen d'un btiment, il est souhaitable d'avoir une vue d'ensemble des facteurs qui interviennent dans sa rsistance aux tremblements de terre.

Dans ce but, un rsum de ces paramtres est prsent au paragraphe 4.3. Ils ont t choisis en raison de leur possibilit de constituer la cause principale d'effondrement du btiment ou de dommages sismiques graves, et devraient donc tre prsents l'esprit de l'examinateur lors de l'tude des plans et de la visite du btiment.

4.2. HYPOTHESES ADOPTEES

Grce l'volution de la rglementation technique, les btiments rcents sont, en gnral, moins vulnrables que les constructions plus anciennes. Dans la prsente mthode, le degr de dommages estim correspond aux caractristiques de construction suivantes :

- la construction n'a pas t conue ni difie selon des rglesparasismiques (PS 69, PS 92, PS-MI 89,) ; elle est donc antrieure 1992

- les planchers et les charpentes sont lis aux chanages de la manirehabituelle sans ancrages spcifiquement parasismiques ;

- les chanages verticaux sont absents ou raliss seulement dans lesangles de la construction ;

- il n'y a pas d'encadrement d'ouvertures mcaniquement continu auxangles ;

- les refends possdent une plus grande rigidit horizontale que lesfaades comprenant des ouvertures ;

- la structure principale des btiments en bton arm ne comportepas de planchers en bois.

9

les grands ateliers

4.3. FACTEURS DE VULNERABILITE GENERAUX A PRENDRE EN COMPTE

4.3.1. ARCHITECTURE

Ailes, volumes en saillie ou retraits d'tage solidaires du btiments

La prsence d'ailes, de saillies ou de retraits d'tages conduit, dans une direction donne, des diffrences de rigidit des diverses parties de btiment. Lors d'un sisme, ces parties ont tendance osciller des frquences diffrentes et se dforment donc certains moments dans le sens oppos, vrillant autour des zones rigides (fig. 1). Il en rsulte de fortes concentrations d'efforts dans les angles rentrants.

Fig. 1 - Dommages dus des diffrences de rigidit.Les volumes de rigidits diffrentes subissent certains moments des dformations de sens

oppos.

La diffrence des dformations des ailes peut tre ngligeable lorsque la diffrence de leurs rigidits dans une direction donne est faible, en raison de la prsence de murs judicieusement placs (fig. 2). L'tude des plans et la visite in situ devraient permettre d'apprcier l'importance des dformations diffrentielles.

Fig. 2 - Ailes de btiment raidies transversalement. Les dformations diffrentielles peuvent

rester faibles.

Btiments de largeur ou profondeur variable

Lors de leurs oscillations, les parties de btiment plus troites se dforment en gnral plus que les parties plus rigides et tendent vriller autour de ces dernires (fig. 3a). Il s'agit d'une torsion d'ensemble, qui a pour consquence

10



l'endommagement des lments porteurs verticaux dans les zones les plus loignes de la partie rigide du btiment. La torsion est faible voire inexistante lorsque la rigidit des parties troites est augmente par un contreventement renforc (fig. 3b), ce qui doit tre vrifi lors d'une visite sur place.

a) Torsion due une profondeur b) Absence de dformations de

de btiment variable torsion notables en raison de

la prsence de voiles d'extrmit

Fig. 3 - Btiments ayant une largeur variable

Elancement gomtrique important

Lorsque la hauteur du btiment est trs grande par rapport sa plus petite dimension horizontale, ses oscillations peuvent donner lieu des efforts excessifs la base des lments porteurs verticaux des btiments non parasismiques, ce qui peut entraner leur rupture et l'effondrement de l'ouvrage (fig. 4). En outre, en raison des dformations importantes des niveaux suprieurs, la chute d'lments non structuraux est probable (lments de faade, vitrages, chemines, etc.).

Fig. 4 - Rupture la base des lments porteurs verticaux des btiments non parasismiques

lancs.

Prsence de niveaux souples

Lorsqu'un niveau possde une rigidit horizontale trs infrieure celle des autres niveaux, lors d'un sisme violent, il subit des dformations importantes, souvent fatales la construction car elles conduisent la rupture des poteaux et l'crasement du niveau (fig. 5a). Les rez-de-chausse d'immeubles abritant des commerces constituent frquemment des niveaux souples en raison de faades largement vitres et espaces intrieurs dpourvus de murs massifs. Il en est de mme des immeubles rez-de-

11

les grands ateliers

chausse occup par un parking couvert ou d'immeubles comportant un niveau d'une hauteur nettement plus grande que les autres. Les constructions implantes sur une pente et possdant un niveau souple de hauteur variable sont particulirement vulnrables car elles peuvent subir des oscillations de torsion, qui sont frquemment l'origine de la rupture des poteaux du niveau ouvert (fig. 6a).

Lors de l'examen du btiment, l'attention doit tre porte sur la prsence ventuelle de murs massifs ou voiles assurant le contreventement dans les deux directions principales (fig. 5b). Dans ce cas, les faades largement vitres ou " perces ", ainsi que les niveaux ouverts des constructions en pente (fig. 6b), ne sont pas prjudiciables, car ces murs prviennent les dformations excessives.

b) La prsence de murs assurant le a) Rupture des poteaux dun niveau souple contreventement rduit considrablement la

vulnrabilit aux sismes

Fig. 5 - Btiments comportant un niveau largement ouvert.

b) La prsence de murs assurant le a) Rupture des poteaux sous leffet de contreventement rduit considrablement

torsion la vulnrabilit aux sismes

Fig. 6. -Construction implante sur un terrain en pente

Btiments relis par des passerelles ou escaliers

Les ouvrages reliant deux btiments subissent des oscillations diffrentielles entranant gnralement leur effondrement lors de sismes d'une certaine importance (fig. 7). Ces dommages peuvent tre prvenus par des liaisons autorisant des mouvements relatifs. Cependant, le recours cette solution est trs rcent ; dans la quasi-totalit des btiments existants, les passerelles et escaliers sont mcaniquement coupls aux constructions qu'ils relient.

12



Fig. 7 - Effondrement de passerelle entre btiments

Porte--faux importants

Les porte--faux sont vulnrables vis--vis des composantes verticales des secousses sismiques, plus particulirement les dalles portant des lments lourds leur extrmit. La rupture de poutres en porte--faux est plus rare (fig. 8).

Dans un btiment non parasismique, les lments en console d'une porte importante ou toute console portant un lment lourd son extrmit (jardinire en bton par exemple), devraient tre considrs comme susceptibles de s'effondrer.

Toitures lourdes

Sous sisme, les toitures lourdes constituent une masse en mouvement haut place, dont les dplacements engendrent des sollicitations particulirement leves dans les lments porteurs verticaux. Les maonneries non chanes et les portiques en bton arm sans murs de contreventement sont particulirement vulnrables ces sollicitations. Dans de tels cas, leur effondrement est relativement frquent (fig. 9).

Changement brutal de section d'lments participant au contreventement

Lorsque la section ou la largeur d'un lment porteur (mur, poteau,) participant au contreventement est brutalement rduite, une rupture au droit du changement de rigidit est frquente en raison des concentrations d'efforts qui s'y produisent (fig. 10). Un mur ancien pais, prolong par une maonnerie rcente de 15 ou 20 cm d'paisseur, entre galement dans ce cas.

a) avant sisme

b) aprs sisme

Fig. 10 - Rupture au droit d'un changement brutal de section d'un lment participant au contreventement

Fig. 8 - Rupture d'un auvent en porte--faux (sisme de

San Fernando, Californie, 9

fvrier 1971)

Fig. 9 - Effondrement d'ouvrages supportant une

toiture lourde (sisme de San

Fernando, Californie, 9

fvrier 1971)

a) Charpente lourde porte

par des murs en maonnerie

non chane

b) Toiture-terrasse

vgtalise porte par des

portiques en bton arm,

dont les poteaux ont t

cisaills

13

les grands ateliers

Fig. 11 - Effondrement d'un

btiment dont le rez-de-

chausse n'tait pas

suffisamment contrevent

(sisme de Kob, Japon, 17

janvier 1995)

Fig. 13 - Effondrement d'un

btiment par torsion en

raison d'une disposition

asymtrique des murs

assurant le contreventement

(sisme d'Anchorage, Alaska,

27 mars 1964)

Fig. 14 - Dommages dus

l'entrechoquement de deux

blocs de btiment spars

par un joint de dilatation

thermique (sisme de

Tokachi-Oki, Japon, 16 mai

1968)

4.3.2. STRUCTURE

Contreventement absent ou insuffisant

Le contreventement longitudinal des btiments est souvent rduit car la prise au vent des pignons est moins importante que celle de la faade principale. Or, les charges sismiques sont engendres dans toutes les masses (les planchers constituant les masses les plus significatives) et dans toutes les directions, y compris longitudinale. Il convient donc de vrifier la prsence d'un contreventement efficace dans les deux directions principales. En effet, de nombreux effondrements de btiments sous sismes sont dus l'insuffisance du contreventement (fig. 11).

Distribution asymtrique des lments assurant le contreventement

La rsultante de l'action sismique passe peu prs par le centre de gravit des planchers de chaque niveau. Si la raction produite est dcale en raison de l'excentrement des lments de contreventement, la construction est expose une torsion d'ensemble (fig. 12). Il s'agit d'un phnomne trs destructeur (fig.13). Il est important de le dtecter lors d'une visite in situ ou lors de l'tude de plans.

Fig. 12 - Dommages dus la torsion d'ensemble d'une construction ayant un

contreventement excentr

Prsence de joints de dilatation, de tassement ou de sparation

Lorsque deux btiments ou deux corps de btiments sont spars par un joint, leurs mouvements sismiques sont indpendants. La largeur des joints des btiments non parasismiques tant faible, il se produit en gnral, lors d'un sisme, des entrechoquements qui peuvent entraner des dommages graves (fig. 14).

Htrognit des lments structuraux

Lorsque les murs ou les poteaux sont constitus de deux matriaux diffrents (moellons et briques pour les murs, bton et bois pour les poteaux, etc.), lors d'un sisme, une rupture peut se produire l'interface des deux matriaux, car leur dformabilit n'est pas la mme (fig. 15). Or, les effets des sismes sur les constructions sont prcisment des dformations imposes.

14



Les cas frquents d'htrognit sont les extensions en maonnerie contemporaine (blocs de bton de 15 ou 20 cm d'paisseur) de btiments anciens en maonnerie de pierre de forte paisseur, ralises sans joint de sparation.

Mauvais tat de conservation

Le mortier qui s'effrite, un bton dgrad, des armatures apparentes et oxydes, etc., sont des signes rvlateurs d'une faible rsistance de la construction aux sismes.

4.3.3. ELMENTS NON STRUCTURAUX ET QUIPEMENT

La destruction d'lments non structuraux ne compromet pas la stabilit de l'ouvrage. Cependant, la chute de chemines, panneaux de faade, corniches, vitrages, climatiseurs, ou le basculement de chauffe-eau, citernes, rservoirs, etc., peuvent blesser les personnes, parfois mortellement (fig. 16). Il s'agit donc d'une vulnrabilit d'un type particulier.

Le sisme d'Epagny du 15 juillet 1996 (dit aussi d'Annecy), d'une magnitude de 5,2 a provoqu l'effondrement de plus d'une centaine de chemines, qui sont tombes dans des cours et sur des voies publiques, crasant parfois des vhicules. Il n'y a pas eu de pertes de vies humaines car le sisme s'est produit 2 h 13, heure laquelle les rues taient pratiquement dsertes.

4.3.4. ADQUATION AVEC LA NATURE DU SOL

Possibilit de rsonance avec le sol

Lors de leurs oscillations, les btiments amplifient les mouvements sismiques qui leur ont t communiqus par le sol au niveau des fondations. Lorsque leur frquence d'oscillation propre (c'est--dire non force) est la mme ou proche de celle du sol, leurs amplitudes d'oscillations peuvent tre trs importantes et destructrices : on parle de la rsonance entre le btiment et le sol. Ainsi, on observe que sur sols meubles, les constructions " flexibles " (btiments levs, constructions basses en portiques sans murs de remplissage rigides, etc.), souffrent particulirement ; les constructions rigides sont davantage sollicites sur sols fermes et sur rocher.

Les btiments qui entrent en rsonance avec le sol subissent en gnral des dommages trs graves (fig. 17), les charges sismiques pouvant tre amplifies par un facteur 5 ou plus. Par consquent, dans une valuation de la vulnrabilit aux sismes, il convient de tenir compte de la nature du sol (or, ce facteur est souvent nglig).

Lors du sisme de Provence, le 11 juin 1909, les dommages les plus importants subis par le centre historique de Salon-de-Provence taient localiss dans une zone bien dlimite, correspondant un type de sol.

Fig. 15 - Rupture d'un mur htrogne (sisme de

Tangshan, Chine, 28 juillet

1976)

Fig. 16 - La chute de briques de parement lors du sisme

de Loma Prieta, Californie,

17 octobre 1989.

Cinq personnes ont t tues

dans une voiture en

stationnement

Fig. 17 - Dommages dus la rsonance du btiment avec

le sol

(Mexico, sisme du Mexique,

19 septembre 1985)

15

les grands ateliers

Fig. 18 - Dommages dus l'entrechoquement de

btiments voisins (sisme de

Kob, Japon, 17 janvier

1995)

Fig. 19 - Btiment endommag lors de

l'effondrement d'une

construction voisine

(dblaye avant la prise de la

photo), sisme de Ceyhan-

Misis, Turquie, 27 juin 1995

Sol trs mou ou htrogne

Lorsque les btiments sont fonds sur des sols htrognes ou de faibles caractristiques, on observe que les dommages sismiques aux btiments sont particulirement levs. D'une part, ces sols subissent des mouvements plus importants que les sols fermes et, d'autre part, ils donnent souvent lieu des tassements diffrentiels non ngligeables. Afin d'y rsister, les btiments doivent possder une bonne rigidit, plus particulirement les niveaux enterrs et les fondations.

Par consquent, pour une valuation de la vulnrabilit d'une construction aux sismes, il est important de s'informer de la nature du sol de fondation. Les sols particulirement dangereux sont les alluvions molles, les sables lches, les argiles molles ou silteuses et les remblais peu consolids.

4.3.5. IMMEUBLES VOISINS

Lors d'un sisme, un btiment peut subir des dommages dus l'action d'un btiment voisin. La nature de cette action varie avec la distance entre les deux constructions :

1. Les deux constructions sont mitoyennes, c'est--dire qu'elles possdent un mur commun. Dans ce cas, elles forment mcaniquement un seul ouvrage et l'effondrement de l'une peut entraner celui de l'autre. Dans la mesure du possible, Il est donc souhaitable d'valuer galement la vulnrabilit du btiment mitoyen.

2. Les constructions sont spares par un joint d'une largeurinfrieure 6 cm, non vide ou rempli de polystyrne. Dans cette situation, les sismes provoquent des entrechoquements voqus plus haut (fig. 18). Lorsque la construction voisine est plus haute, il peut exister un danger d'effondrement sur le btiment tudi.

3. La construction voisine est une distance infrieure sahauteur (L < H). Dans ce cas, si elle est vulnrable, des projections d'lments massifs ou non structuraux peuvent endommager le btiment tudi (fig. 19).

4. Le btiment voisin est implant une distance suprieure sa hauteur (L > H). Une interaction due aux sismes n'est pas redouter dans le cas gnral. Cependant, il convient de vrifier l'absence d'un danger particulier (construction en amont sur une pente, tours avec des faades-rideaux, etc.).

4.3.6. SITE

Types d'effets sismiques

Lors d'un tremblement de terre, trois types d'effets peuvent tre observs sur un site :

- Amplification des mouvements sismiques communiqus par le

16



substratum rocheux, ce qu'on appelle effets de site.- Dclenchement de grands mouvements de terrain ou d'eau, c'est-

-dire des effets induits.- Jeu de faille en surface.

Dans la mesure du possible, les situations aggravantes doivent tre prises en compte dans l'valuation de la vulnrabilit des constructions aux sismes.

Effets de site

Certaines caractristiques de site peuvent considrablement amplifier les oscillations du sol. Les btiments qui y sont implants peuvent parfois subir des charges sismiques jusqu' cinq fois plus leves que les constructions similaires situes dans une zone moins dangereuse. Les destructions y sont donc frquentes. L'amplification se produit essentiellement :

- sur les reliefs et en haut d'une brisure de pente (fig. 20)- la frontire entre des sols rocheux et des sols mous (fig. 21)

a) Implantation sur un sommet ou une crte

b) Implantation en haut d'une brisure de pente

Fig.20 - Situations donnant lieu un effet de site topographique qui amplifie les oscillations

du sol

Fig. 21 - Implantation la frontire entre le rocher et des sols mous : action sismique plus

importante

Effets induits

Ces effets peuvent provoquer la perte de toute construction, parasismique ou non. Dans la plupart des cas, il est impratif d'en tenir compte dans les tudes de vulnrabilit. Il s'agit principalement des phnomnes suivants :

17

les grands ateliers

Fig. 22 - Immeuble enfonc dans le sol aprs liqufaction

de ce dernier (sisme de

Caracas, Vnzuela, 1967)

Liqufaction des sables Les sables fins saturs d'eau, que l'on trouve frquemment prs des cours d'eau et sur le littoral, peuvent perdre presque toute leur capacit portante sous l'effet de secousses sismiques. Les constructions qui y sont fondes s'enfoncent alors dans le sol ou basculent (fig. 22). La susceptibilit de liqufaction peut tre dtermine facilement in situ par des essais SPT (standard penetration test) ou au pntromtre statique. Le recours un gotechnicien spcialis est ncessaire.

Glissement de terrain Sur les versants, les glissements de terrain dclenchs par un tremblement de terre ne sont pas rares. En gnral, ils entranent la perte totale des ouvrages exposs (fig. 23). Le danger est parfois visible sur le terrain. Les pentes prsentant des bourrelets ou des arbres inclins sont souvent la proie d'un glissement lent, pouvant tre prcipit par un sisme (fig. 24a). De mme, des terres retenues par un mur de soutnement non parasismique ou sans barbacanes (fig. 24b), ou des terrains surchargs (fig. 24c), peuvent devenir instables sous action sismique.

D'une manire gnrale, l'avis d'un gotechnicien ou gologue sur le risque de glissement est souhaitable.

Fig. 23 - Glissement de terrain. Les constructions concernes sont emportes, qu'elles soient parasismiques ou non

a) Pentes comportant des bourrelets ou des arbres inclins, tmoins d'un glissement rcent

b) Proximit d'un mur de soutnement non parasismique ou sans barbacanes, dont

l'effondrement sous sisme est possible

18



c) Terrain surcharg

Fig. 24 - Situations pouvant donner lieu un glissement de terrain dclench par une action sismique

Eboulement rocheux Les boulements provoqus par un tremblement de terre sont frquents dans les rgions montagneuses (fig. 25). Les constructions exposes peuvent tre partiellement ou totalement dtruites par des blocs de pierre dvalant la pente. Le danger d'boulement ne peut tre apprci que par un spcialiste.

Fig. 25 - Eboulement rocheux

Tsunami et seiche Les deux phnomnes se produisent sur des tendues d'eau :

- le tsunami est un raz-de-mare d'origine sismique, dont l'arrive sur les rivages est gnralement trs destructeur (fig. 26a) ; - on appelle seiche le ballottement de l'ensemble de l'eau dans un bassin ou rservoir, naturel ou artificiel (fig. 26b). Les seiches peuvent galement endommager les constructions situes au bord du plan d'eau.

Des tsunamis ou seiches peuvent se produire en France, mais leur occurrence est rare. Pour cette raison, ils ne sont pas pris en compte dans la prsente mthode d'valuation de vulnrabilit. Si ces phnomnes devaient tre inclus dans une valuation de vulnrabilit, en zone sismique, la plupart des constructions implantes au bord d'un lac, tang ou de la mer devraient tre considres comme menaces de ruine.

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les grands ateliers

Fig. 27 - Jeux de failles

a) Dcrochement vertical et

horizontal (sisme de Loma

Prieta, Californie, 17 octobre

1989)

b) Dcrochement horizontal

de 3 m qui, par chance, s'est

produit ct de la

construction (sisme d'Izmit,

Turquie, 17 avril 1999)

a) Tsunami : raz-de-mare d'origine sismique

b) Seiche : ballottement de l'ensemble du volume d'eau d'un rservoir naturel ou artificiel

Fig. 26 - Effets des sismes sur les tendues d'eau

Jeu de faille en surface

La rupture de faille apparue en surface se traduit par des rejets verticaux et des dcrochements horizontaux pouvant endommager les constructions (fig. 27).

La France tant un pays de sismicit moyenne, ces phnomnes sont assez rares. En outre, l'identification d'un trac de faille en surface n'est pas aise; le concours d'un gologue est ncessaire.

Ce risque n'est donc pas considr dans ce guide. Cependant, dans le cas d'une faille identifie, l'examinateur peut le prendre en compte en tant que facteur pouvant causer des dommages graves aux constructions implantes cheval sur la faille ou sa proximit.

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5. METHODE D'EVALUATION

5.1. PRINCIPE

Le premier pas consiste renseigner tous les postes des listes de vrification tablies sparment pour les constructions en maonnerie, pour les systmes porteurs en voiles de bton, en ossature de bton arm et pour les lments non structuraux.

A cet effet, l'une des cases suivantes doit tre coche :

OUI Prsence du facteur de vulnrabilit concern NON Absence du facteur de vulnrabilit concern SO Sans objet

Un diagnostic est ensuite obtenu en mettant une croix dans les cases appropries du tableau prsent au paragraphe 5.7, selon les indications qui y figurent.

5.2. DEFINITION DES DOMMAGES ET DU NIVEAU D'AGRESSION SISMIQUE

Trois degrs de dommages sont viss :

- effondrement partiel ou total : rupture de murs ou poteaux entranant un effondrement de faade ou de planchers localis ou total ;

- dommages structuraux : dommages la structure ncessitant des rparations " lourdes " ou la dmolition (murs ventrs ou largement fissurs, certains poteaux cisaills,) ;

- danger pour les personnes : chute d'lments non structuraux pouvant blesser les personnes : ces dommages ne compromettent pas la stabilit de la construction.

L'valuation du degr de dommages est faite par rapport un sisme de rfrence. Il s'agit d'un tremblement de terre de magnitude 6 correspondant, pour les sismes survenus en France mtropolitaine, une intensit macrosismique entre 8,5 et 9,5. Dans le cas des sismes de magnitude 5, beaucoup plus frquents, le mme niveau de dommage peut tre observ, mais pas systmatiquement sur toutes les constructions.

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les grands ateliers

OUI NON SO

5.3. CONSTRUCTION EN MAONNERIE DE PIERRE, BRIQUES OU BLOCS DE BETON

5.3.1. DESCRIPTION

Les lments porteurs verticaux sont constitus de murs priphriques et ventuellement de refends. Les planchers sont en dalle de bton arm (rare), en poutrelles et entrevous ou en bois (constructions anciennes). Le contreventement est assur par les trumeaux de faade, pignons et refends, qui rsistent aux charges horizontales dans leur plan.

5.3.2. LISTE DE VRIFICATION DES FACTEURS DE VULNRABILIT

Facteurs de type " a "

Architecture

Elancement gomtrique de l'immeuble (hauteur/largeur) suprieur 3 dans au moins une direction.

Construction difie sur une pente avec le niveau infrieur (rez-de-jardin) contrevent par portiques.

Niveau " souple " : longueur totale des murs et trumeaux d'une largeur suprieure 1 m, assurant le contreventement dans une direction, infrieure 70 % de la longueur des murs et trumeaux du niveau immdiatement suprieur.

Clocher(s) en maonnerie.

Passerelles ou escaliers extrieurs reliant deux blocs de btiments.

Planchers d'un mme niveau situs des hauteurs diffrentes : diffrence suprieure 1 m entre la face suprieure du plancher bas et la sous-face du plancher haut.

Structure

Btiment R + 3 ou plus en pierre non taille.

Trumeaux d'une largeur suprieure 1 m et murs de faade en blocs de bton ou briques totalisant, chaque niveau, moins de 25 %, 30 %, 35 % ou 40 % de la longueur de la faade, respectivement dans le cas des btiments simple rez-de-chausse, R + 1, R + 2 et R + 3 ou plus.

Trumeaux d'une largeur suprieure 1 m et murs de faade en pierre non taille totalisant, chaque niveau, moins de 30 %, 35 %, 40 % de l a longueur de la faade, respectivement dans le cas des btiments simple rez-de-chausse, R + 1 et R + 2.

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Localisation trs excentre des murs de contreventement par rapport au centre de gravit G du plancher d'au moins un niveau. On peut considrer que c'est le cas lorsque la distance entre G et le barycentre R des sections des murs participant au contreventement est suprieure, dans n'importe quelle direction principale, 30 % de la largeur du btiment.

Absence de chanage horizontaux ou de tirants en fer.

Pignon sans chanage de couronnement.

Absence de tirants ou contreforts extrieurs de votes et coupoles.

Etage(s) port(s) par des piliers en maonnerie.

Toiture lourde (charpente massive) sur maonnerie ancienne.

Charpentes exerant des pousses sur les murs.

Planchers en bois anciens.

Murs constitus de deux parements de pierre avec un remplissage central.

Murs et trumeaux de contreventement comportant des fissures.

Murs en pierres de dimensions trs diffrentes, ventuellement localementrpars avec des briques ou blocs de bton.

Mortier des joints pouvant tre enlev par grattage l'aide d'une picemtallique.

Joint de dilatation ou de tassement d'une paisseur infrieure 6 cm entredeux blocs de hauteurs diffrentes.

Voisinage

Btiment voisin mitoyen (mur mitoyen) ou spar par un joint d'une paisseur infrieure 6 cm, possdant une hauteur diffrente.

Btiment voisin spar du btiment tudi par un joint d'une paisseur infrieure 6 cm, les planchers des deux constructions n'tant pas aux mmes hauteurs.

Btiment proche, difi avant 1992, comportant plus de niveaux que le btiment tudi, situ une distance infrieure sa hauteur.

Sol et site

Construction de quatre niveaux (R + 3) ou plus, fonde sur sol trs mou.

Btiment comportant des votes claves, fond sur sol trs mou.

Sol de fondation compos d'alluvions ou d'argiles molles, de remblais peuconsolids, d'boulis, de tourbe ou d'un matriau pulvrulent.

Milan ZACEK


guide dvaluation de la prsomption

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les grands ateliers

Sol satur d'eau et susceptible de liqufaction.

Terrain susceptible de glissement.

Possibilit d'un boulement rocheux en amont.

Facteurs de type " b "

Architecture

Prsence de murs de faade ou de murs intrieurs courbes.

Un ou plusieurs tages en retrait de plus de 50 % par rapport au niveau dudessous.

Ailes ou volumes en saillie de plus de 50 % de la largeur du btiment dansla mme direction.

Largeur du btiment variant du simple au double ou plus.

Elancement gomtrique de l'immeuble (hauteur/largeur) suprieure 2,5dans au moins une direction.

Niveau souple : longueur totale des murs et trumeaux assurant lecontreventement dans une direction, reprsente 70 % 80 % de lalongueur des murs et trumeaux du niveau immdiatement suprieur.

Au rez-de-chausse, la largeur d'un ou plusieurs trumeaux decontreventement rduite par une porte, grande fentre, vitrine ou coffretsencastrs.

Trumeaux d'angle d'une largeur infrieure 120 cm.

Dalles en porte--faux suprieur 2 m.

Structure

Trumeaux d'une largeur suprieure 1 m et murs de faade en blocs de bton ou briques totalisant, chaque niveau, moins de 30 %, 35 %, 40 % ou 45 % de la longueur de la faade, respectivement dans le cas des bti-ments simple rezde-chausse, R + 1, R + 2 et R + 3 ou plus.

Trumeaux d'une largeur suprieure 1 m et murs de faade en pierre non taille totalisant, chaque niveau, moins de 35 %, 40 %, 45 % de la longueur de la faade, respectivement dans le cas des btiments simple rez-de-chausse, R + 1 et R + 2.

Dans au moins un niveau, la distance entre le centre de gravit des planchers G et le barycentre R des sections des murs participant au contreventement reprsente, dans n'importe quelle direction principale, 20 % 30 % de la largeur du btiment.

Joint de dilatation ou de tassement d'une largeur infrieure 6 cm entre deux blocs de mme hauteur.

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Votes ou coupoles avec tirants ou contreforts extrieurs.

Charpente de toiture lgre (fermettes,) faiblement contrevente ou faiblement ancre.

Voles d'escalier en maonnerie de briques.

Voisinage Btiment proche difi avant 1992, de mme hauteur ou plus bas, situ une distance infrieure sa hauteur.

Sol et site

Construction de trois niveaux (R + 2) ou plus, fonde sur sol trs mou.

5.4. SYSTEMES PORTEURS EN VOILES DE BETON

5.4.1. DESCRIPTION

Les lments porteurs verticaux sont constitus de voiles en bton banch. Les planchers sont en dalles de bton arm (ventuellement sur prdalles), avec ou sans nervures ou solives. Le contreventement est assur par des voiles transversaux et longitudinaux d'une largeur suprieure 1 m, ou par des murs en maonnerie de blocs de bton perpendiculaires aux voiles. Chaque bloc d'un btiment fractionn doit tre contrevent indpendamment. Lorsqu'elles sont correctement mises en uvre, ces constructions ont une trs faible vulnrabilit.



Architecture

Construction difie sur une pente avec le niveau infrieur (rez-de-jardin) contrevent par portiques.

Niveau souple : longueur totale des murs de contreventement dans une direction infrieure 65 % de la longueur des murs et trumeaux du niveau immdiatement suprieur.


Structure

Contreventement perpendiculaire aux voiles en murs de maonnerie totalisant, dans au moins un niveau, moins de 25 %, 30 %, 35 % ou 40 % de la longueur du btiment dans cette direction, respectivement dans le cas des btiments simple rez-de-chausse, R + 1, R + 2 et R + 3 ou plus.

Milan ZACEK


OUI NON SO


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les grands ateliers

Dans au moins un niveau, la distance entre le centre de gravit du plancher G et le barycentre R des sections des murs participant au contreventement, est suprieure, dans n'importe quelle direction principale, 40 % de la largeur du btiment.

Voisinage

Btiment proche construit avant 1992, comportant plus de niveaux que le btiment tudi, situ une distance infrieure sa hauteur.

Sol et site

Construction de six niveaux (R + 5) ou plus, fonde sur sol mou.






Architecture

Niveau souple : longueur totale des murs et trumeaux assurant le contreventement dans une direction reprsentant 65 % 75% de la longueur des murs et trumeaux du niveau immdiatement suprieur.

Prsence de voiles transversaux diviss en deux parties par une colonne d'ouvertures superposes (fentres, porte-fentres, couloirs,).

Largeur des trumeaux de contreventement rduite de plus de 50 % au rez-de-chausse par une porte, grande fentre ou vitrine.

Dalles en porte--faux suprieur 2,5 m.

Structure

Contreventement perpendiculaire aux voiles ralis en murs de maonnerie totalisant, dans au moins un niveau, moins de 30 %, 35 %, 40 % ou 45 % de la longueur du btiment dans cette direction, respectivement dans le cas des btiments simple rez-de-chausse, R + 1, R + 2 et R + 3 et plus.

Dans au moins un niveau, la distance entre le centre de gravit du plancher G et le barycentre R des sections des murs participant au contreventement reprsente, dans n'importe quelle direction principale, 30 40 % de la largeur du btiment.

Joint de dilatation ou de tassement d'une largeur infrieure 6 cm.

Charpente de toiture faiblement contrevente ou faiblement ancre.

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Bton des murs dgrad ou murs fissurs.

Voisinage

Btiment proche difi avant 1992, situ une distance suprieure sa hauteur.

Sol et site

Construction de 4 ou 5 niveaux fonde sur un sol mou.

5.5. SYSTEMES PORTEURS EN POTEAUX ET POUTRES DE BETON ARME COULES EN PLACE ET CONSTRUCTIONS MIXTES EN OSSATURE ET VOILES

5.5.1. DESCRIPTION

Les lments porteurs verticaux sont des poteaux ou des voiles. Ces derniers peuvent constituer un ou plusieurs noyaux rigides ferms ou ouverts. Les planchers sont en dalles de bton arm avec ou sans nervures ou solives, coules en place, semi-prfabriques ou prfabriques. Le contreventement peut tre assur par :

- effet de portique ;- murs de remplissage en maonnerie ;- voiles de bton ;- lments diagonaux en bton arm ou acier (rare).

Chaque bloc d'un btiment fractionn doit tre contrevent indpendamment.Les systmes mixtes en ossature et voiles ont, en gnral, un comportement sous sisme satisfaisant. En revanche, les ossatures comportant des remplissages en maonnerie subissent souvent des dommages importants lors de sismes violents. De mme, les ossatures non parasismiques contreventes par effet de portique ont une rsistance aux sismes limite.



Architecture

Btiment en portiques sans autre contreventement, comportant des ailes non spares par des joints de fractionnement.

Construction difie sur une pente avec le niveau infrieur (rez-de-jardin) contrevent principalement par portiques.

Niveau souple : btiment dont le rez-de-chausse est contrevent par portiques seuls dans au moins une direction, les tages comportant des murs ou des pales de stabilit.

Milan ZACEK


OUI NON SO


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les grands ateliers

Toiture vgtalise porte par des portiques sans autre contreventement (fig. 9b).

Poteaux participant au contreventement (cas des portiques) prsentant des sections affaiblies par des percements ou rductions.

Poteaux courts ou brids (lancements gomtriques de la partie libre infrieur 4) participant au contreventement.

Btiment en portiques sans autre contreventement, prsentant un niveau en retrait de plus de 50 % de la largeur du btiment dans la ou les directions concernes.

Systme en portiques dont les traverses sont des poutres-allges.

Systme en portiques sans autre contreventement, comportant des poteaux non superposs.

Planchers d'un mme niveau situs des hauteurs diffrentes : diffrence suprieure 1,5 m entre la face suprieure du plancher bas et la sous-face du plancher haut.


Structure

Btiments de trois niveaux (R + 2) ou plus, structure en portiques sans autre contreventement dans au moins une direction.

Btiment de cinq niveaux (R + 4) ou plus contrevent par des murs de remplissage en maonnerie.

Porte--faux supportant deux niveaux ou plus.

Dans au moins un niveau des btiments contrevents (par des murs ou pales de stabilit), la distance entre le centre de gravit des planchers G et le barycentre R des longueurs des lments de contreventement reprsente, dans n'importe quelle direction principale, plus de 30 % de la largeur du btiment.

Poteaux participant au contreventement ayant un lancement gomtrique suprieur 10.

Systme en portiques sans autre contreventement dans au moins une direction, dont certains poteaux ont une largeur au moins deux fois plus grande que les poteaux courants.

Longueur totale des lments de contreventement d'au moins un niveau infrieure 25 %, 30 %, 35 % ou 40 % de la longueur du btiment dans cette direction, respectivement dans le cas des constructions simple rez-de-chausse, R + 1, R + 2 et R + 3 ou plus. Joint de fractionnement d'une largeur infrieure 6 cm, entre deux blocs contrevents par effet de portique.

Elments de portique, notamment nuds et poteaux, prsentant des dgradations de bton, armatures apparentes ou fissures.

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Voisinage

Btiment en portiques sans murs de contreventement perpendiculaires au btiment voisin, spar de celui-ci par un joint d'une largeur infrieure 6 cm.

Btiment proche difi avant 1992, possdant un nombre de niveaux suprieur au btiment tudi, situ une distance infrieure sa hauteur.

Sol et site

Btiment en portiques sans autre contreventement dans au moins une direction, fond sur un sol trs mou.






Architecture

Btiments contrevents par des murs ou pales de stabilit, comportant des ailes non spares par des joints de fractionnement.

Profondeur d'un bloc de btiments non fractionn, variant du simple au double ou plus.

Niveau souple : longueur totale des lments de contreventement (murs, pales de stabilit) infrieure 70 % de celle du niveau immdiatement suprieur.

Poutres de la structure principale non centres sur les poteaux.

Btiments contrevents par des murs, prsentant un niveau en retrait de plus de 50 % de la largeur du btiment, dans la ou les directions concernes.

Planchers d'un mme niveau situs des hauteurs diffrentes : diffrence de 0,80 1,5 m entre la face suprieure du plancher bas et la sous-face du plancher haut.

Dalles en porte--faux suprieur 2,5 m.

Poutres en porte--faux suprieur 3,5 m.

Structure

Btiment de deux niveaux (R + 1) ou plus, structure en portiques sans autre contreventement dans au moins une direction.

Milan ZACEK



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les grands ateliers

Ossature contrevente par des murs de remplissage en maonnerie.

Dans au moins un niveau des btiments contrevents (par des murs ou pales de stabilit), la distance entre le centre de gravit des planchers G et le barycentre R des longueurs des lments de contreventement reprsentant, dans n'importe quelle direction principale, 20 30 % de la largeur du btiment.

Longueur totale des lments de contreventement d'au moins un niveau infrieure 30 %, 35 %, 40 % ou 45 % de la longueur du btiment dans cette direction, respectivement dans le cas des constructions simple rez-de-chausse, R + 1, R + 2, R + 3 ou plus.

Poteaux participant au contreventement ayant un lancement gomtrique entre 6 et 10.

Niveau(x) en saillies ports par des lments en porte--faux de plus de 2 m, repris chaque niveau.

Joint de fractionnement d'une largeur infrieure 6 cm entre deux blocs contrevents par des murs ou pales de stabilit.

Charpente de toiture faiblement contrevente ou faiblement ancre.

Voisinage

Btiment voisin spar par un joint d'une largeur infrieure 6 cm.

Btiment proche difi avant 1992, d'une hauteur gale ou infrieure, situ une distance infrieure sa hauteur.

5.6. ELEMENTS NON STRUCTURAUX

Jardinires, garde-corps en pierre ou maonnerie, ou autre lment lourd l'extrmit des porte--faux.

Acrotres en maonnerie.

Lucarnes en maonnerie.

Corniche en maonnerie.

Chemines ou conduits de ventilation maonns, non renforcs et ayant unlancement gomtrique suprieur 2.

Climatiseurs, brise-soleil ou autres lments lourds en faade.

Plafonds lourds (terre cuite, grille mtallique, etc.)

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5.7. COMPILATION DES RESULTATS

Le tableau suivant rsume les rsultats de l'valuation de la prsomption de vulnrabilit aux sismes.

Effondrement Dommages structuraux Danger pour les

partiel ou total importants personnes

Sisme de

magnitude 6

Trois cases doivent tre coches lorsque :

au moins un facteur de vulnrabilit de type " a " a t identifi au moins un facteur de vulnrabilit de type " b " a t constat sur

un btiment susceptible de subir un effet de site important : - implantation sur un piton, une crte ou en haut d'un -pic,

d'une falaise ou d'une forte pente, - implantation sur un sol mou situ au pied d'un versant

rocheux.

Deux cases, celles des dommages structuraux importants et du danger pour les personnes doivent tre coches dans le cas de la prsence d'un facteur de vulnrabilit de type " b ", et la dernire case seulement si des lments non structuraux cits au paragraphe 5.6 ou des lments similaires, sont observs.

Les rsultats possibles sont donc les suivants :



Sisme de X X X

magnitude 6



Sisme de X X

magnitude 6



Sisme de X

magnitude 6

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les grands ateliers

Le diagnostic obtenu est ncessairement le fruit d'un certain nombre d'hypothses et d'interprtations. Afin de le justifier et de faciliter une valuation ultrieure plus fine, il devrait tre accompagn d'un rapport comprenant :

description du btiment tudi (structure, lments non structu-raux, quipement ventuel) ;

description du site (topographie, type de sol,) ; liste des hypothses adoptes ; liste des lments non pris en compte mais susceptibles, aprs une

tude plus approfondie, de constituer ventuellement des facteurs de vulnrabilit ;

tout autre information utile.

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6. CONCLUSION

Le diagnostic de prsomption de vulnrabilit aux sismes d'un btiment existant (le prdiagnostic) est un outil de dcision sur les ventuels renforcements entreprendre. Les situations suivantes peuvent se prsenter:

dcision de ne pas renforcer le btiment (construction peu vulnrable ou, au contraire, trs vulnrable, le renforcement reprsentant un cot prohibitif) ;

renforcement prventif (travaux conomiquement envisageables) ;avant les travaux, une tude quantitative est ncessaire ;

ncessit d'un diagnostic qualitatif ou quantitatif plus approfondi(le prdiagnostic n'ayant pas permis d'identifier tous les facteurs de vulnrabilit essentiels, en raison de la complexit de d'ouvrage ou de la ncessit de sondages destructifs).

La mthode d'valuation de la prsomption de vulnrabilit aux sismes prsente ici s'applique aux btiments en maonnerie ou bton arm courants en France mtropolitaine.

Cependant, en l'absence d'autres guides de ce genre sur le march franais (dbut 2002), elle peut tre utilise sur d'autres types de construction moyennant une interprtation judicieuse de la relation de cause effet entre les oscillations de l'ouvrage et les dommages qui en rsultent.

A ce propos, la lecture des rapports de missions postsismiques publis et diffuss par l'Association franaise du gnie parasismique (AFPS) est fortement recommande. Depuis 1985, pratiquement tous les grands sismes survenus dans le monde, de mme que les sismes franais de Saint-Paul-de-Fenouillet (Pyrnes-Orientales), d'Epagny (Annecy, Haute-Savoie) de 1996, ainsi que celui de Martinique de 1999, ont fait l'objet d'un rapport.



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GLOSSAIRE

Contreventement - Ensemble d'lments de construction assurant la rigidit et la stabilit d'un btiment vis--vis des forces horizontales engendres par le vent, les secousses sismiques ou autres causes.

Ductilit - Capacit d'un matriau, et par extension celle d'un lment ou d'une structure, subir avant rupture des dformations plastiques (voir Plastique), sans perte significative de rsistance. Une ductilit importance permet :

- de prvenir une rupture brutale (fragile) de la structure et sadislocation,

- de plafonner les charges sismiques,- d'amliorer la rsistance des lments constructifs aux charges par

redistribution des contraintes sur les sections non endommages.

Effets de site - Amplification (cas gnral) ou attnuation du mouvement du sol en surface, cause par les caractristiques locales du site : topographie, gologie, etc.

Effets induits par un sisme - Grands mouvements de sol et d'eau, pouvant tre destructeurs, gnrs par le sisme. Il peut s'agir :

- du dclenchement d'un phnomne latent par la mise en action dessols (glissements et effondrements de terrains, boulis,),

- de la gense d'un phnomne spcifique, li au caractreondulatoire du mouvement (liqufaction des sols, tsunamis, seiches).

Elancement gomtrique - Rapport de la longueur d'une pice sa plus petite dimension transversale.

Elastique (dformation) - Dformation rversible. Le retour la position non dforme se fait sans dsordres aprs la suppression des charges qui ont provoqu la dformation, contrairement la dformation plastique (voir ce terme).

Faille - Fracture de l'corce terrestre, provoque par un glissement relatif des parties spares, dont les bords sont appels " lvres ". Le plan de glissement (plan de faille) est le plus souvent oblique.

Faille active - Faille sur laquelle un glissement s'est produit une priode gologique rcente et dont on prsume qu'elle peut engendrer un sisme futur.

Flambage (ou flambement) - Dformation latrale d'un lment lanc sous l'action d'une compression axiale. Les poteaux, les voiles, les barres de contreventement,, sont sujets flambage.

Frquence d'oscillation - Nombre de cycles d'oscillation par seconde (unit : hertz). Elle correspond la valeur inverse de la priode d'oscillation (unit : seconde).

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les grands ateliers

Frquence propre d'oscillation (d'un btiment) - Frquence laquelle un btiment oscille librement ds l'arrt des oscillations forces et jusqu' l'amortissement complet du mouvement. Elle est estime pour chaque type de structure en fonction de ses caractristiques mcaniques et gomtriques. La frquence propre d'un btiment est une notion importante en conception parasismique, car si elle est proche ou identique celle du sol d'assise, le btiment entre en rsonance avec ce dernier, ce qui peut lui tre fatal. On devrait donc concevoir les constructions de manire que leur frquence propre soit trs diffrente de celle du sol.

Intensit macrosismique (d'un sisme) - Degr d'effets sur l'homme, les constructions et l'environnement, observs sur un site donn (l'intensit macrosismique est donc lie un site). Etant donn que l'importance des effets sismiques dcrot avec la distance de l'picentre, l'intensit picentrale est en gnral la plus leve. L'intensit est dtermine par rfrence une chelle conventionnelle dite " chelle macrosismique d'intensit ". En Europe, on utilise l'chelle EMS 92 (European Macroseismic Scale), comportant 12 degrs, drive de l'chelle MSK 64.

Joint parasismique - Joint de fractionnement d'un btiment en blocs de forme simple. Il doit avoir une largeur suffisante pour prvenir l'entrechoquement des blocs adjacents (minimum 4 cm en zones Ia et Ib, 6 cm en, zones II et III) et tre vide de tout matriau. En zone sismique, les joints de dilatation et de tassement doivent tre traits en tant que joints parasismiques.

Liqufaction du sol - Transformation momentane, par un sisme, de sols fins saturs d'eau en un fluide dense sans aucune rsistance au cisaillement.

Magnitude d'un sisme - Mesure de la puissance du sisme considr son foyer. Elle est gnralement dtermine partir de l'amplitude des secousses du sol et augmente avec l'tendue de la rupture de la faille qui a dclench le sisme. Dans les mdias, elle est en gnral appele " degrsur l'chelle de Richter ".

Nud d'ossature - Intersection de poteaux et de poutres.

Ossature - Structure dont les lments verticaux sont constitus de poteaux par opposition aux murs ou voiles.

Pale de stabilit - Elment vertical de contreventement constitue par une trave triangule (triangulation en X, V ou autre).

Plastique (dformation) - Dformation irrversible des lments constructifs raliss en matriaux ductiles (cf. Ductilit). Ce type de dformation se produit au-del de la limite d'lasticit et peut donner lieu une importante dissipation d'nergie, donc une diminution de l'amplitude des oscillations.

Portique ou cadre rigide - Structure compose de poteaux et de poutres rigidement lis ensemble. L'angle qu'ils forment est donc conserv mme lorsqu'ils sont dforms sous l'action de charges. Par opposition, les poteaux et les poutres articuls, angles variables, forment des cadres non rigides.

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Les portiques peuvent tre simples ( une trave), multiples ( plusieurs traves), tages ou multiples tages. Ils constituent des lments de contreventement vertical des btiments.

Rponse d'une structure au sisme - Amplification (cas gnral) ou attnuation par la structure des secousses subies au niveau de ses fondations. Elle est caractrise par les acclrations, les vitesses et les dplacements de ses lments, notamment des principales masses que sont les planchers et les toitures.

Rsonance (d'un btiment avec le sol) - Oscillation en phase d'un btiment et de son sol d'assise. Elle a pour consquence une augmentation rapide de l'amplitude des oscillations. C'est un des phnomnes les plus destructeurs lors d'un tremblement de terre.

Seiche - Oscillation de l'ensemble du volume d'eau d'un rservoir naturel (baie, lac) ou artificiel.

Stabilit de forme - Capacit d'une structure ou d'un de ses lments conserver sa forme sous l'action des charges, aux petites dformations lastiques prs. L'instabilit de forme, qui est due un manque de rigidit transversale, affecte les lments lancs ou parois minces qui sont mis hors service par cloquage, flambage, dversement, etc., avant que la rsistance de leur matriau soit puise par ailleurs.

Tsunami - Grande onde engendre en gnral par un sisme sous-marin et pouvant traverser un ocan en quelques heures (raz-de-mare d'origine sismique).

Vulnrabilit d'une construction aux sismes - Importance des dommages attendus lors d'un sisme d'une intensit donne. Elle est en gnral exprime en pourcentage du cot de la construction ou sur une chelle variant de 0 (aucun dommage) 1 (perte totale).

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BIBLIOGRAPHIE

AFPS - Rapports de missions postsismiques, Association franaise du gnie parasismique, 28, rue des Saints-Pres, 75343 Paris cedex 07

ZACEK M. - Vulnrabilit aux sismes et renforcement des btiments existants. Etude mthodologique, Les Grands Ateliers de l'Isle-d'Abeau, Villefontaine, 2001

ZACEK M. - Conception parasismique des btiments. Niveau avant-projet, Les Grands Ateliers de l'Isle-d'Abeau, Villefontaine, 1999

ZACEK M. - Construire parasismique, Editions Parenthses, Marseille, 1996

CREDITS PHOTOS ET FIGURES

AFPS, Guide CP-MI - fig. 6a

Balandier P. - fig. 19

BARREPP - fig. 16, 27a

China academic publishers - fig. 15

EERI, University of California, Berkeley, Godden collection - fig. 9, 13, ; Steinbrugge collection - fig. 8

Mouroux P. - fig. 27b

Weliachew B. - fig. 11, 18

Zacek M. - fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6b, 7, 10, 12, 20, 21, 23, 24, 25, 26

Droits rservs - fig. 14, 17, 22

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Collection des cahiers parasismiques

Cahier 1, Conception parasismique niveau avant-projet, Milan Zacek,

Le cahier 1 porte sur la conception parasismique des btiments neufs, et montre limportance de la prise en compte du phnomne sismique par larchitecte et lingnieur ds le dbut de la conception, et de ladoption de dispositions architecturales et de principes de construction appropris.

Cahier 2, Vulnrabilit et renforcement, Milan Zacek,

Le cahier 2 prsente diffrentes mthodes de diagnostic de vulnrabilit aux sismes des btiments existants, et propose des stratgies de rhabilitation parasismique, ainsi que les techniques de renforcement des structures en bton arm. Il est complt par le cahier 2-a qui propose une mthode dvaluation de prsomption de vulnrabilit, ou pr-diagnostic se dclinant selon la complexit de ldifice.

Cahier 2-a, Guide dvaluation de la prsomption de vulnrabilit aux sismes des btiments existants Cas des constructions en maonnerie et bton arm, Milan Zacek,

Le cahier 2-a, annex au cahier 2, prsente diffrentes mthodes de diagnostic de vulnrabilit aux sismes des btiments existants en bton arm et maonnerie, et propose des stratgies de rhabilitation parasismique, ainsi que les techniques de renforcement des structures. Il propose une mthode dvaluation de prsomption de vulnrabilit, ou pr-diagnostic se dclinant selon la complexit de ldifice, une telle tude pouvant tre ralise par un architecte sans formation parasismique particulire, complte, en ce qui concerne les sols et effets de site, par lavis dun gotechnicien.

Cahier 3, Urbanisme et amnagement territorial en zone sismique, objectifs et problmatique, Patricia Balandier,

Le cahier 3 examine les dispositions en matire durbanisme et damnagement, gnralement inappropries, et propose des actions et des recommandations pour rduire le bilan des catastrophes et amliorer la prparation de la socit leur ventualit. Rsultant des observations ralises loccasion de missions post-sismiques, et de lexamen de trs nombreux rapports ou dpches aprs sismes, ces propositions sont en grande partie gnralisables pour se prparer dautres types de risques majeurs, naturels ou technologiques.

Cahier 4, Sismologie applique lusage des architectes et ingnieurs, Patricia Balandier,

Le cahier 4 dcrit les mcanismes de la tectonique des plaques et les phnomnes sismiques, qui provoquent les diffrents types de sismes, leurs caractristiques et leurs modes de propagation. La connaissance de ces phnomnes est ncessaire au constructeur pour comprendre leurs effets sur les constructions, et aborder les questions de politique de prvention. Louvrage aborde enfin comment la traduction rglementaire de ces tudes de sismologie, qui simplifie ncessairement la prise en considration des phnomnes tudis plus haut, ne doit pas dissimuler leur complexit, mais permettre de mieux comprendre les arbitrages qui prsident la mise en uvre de la politique de mitigation du risque sismique.

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