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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
Etudes insuffisantes de lala local
Erreurs dimplantation
Solutions inappropries
Conception errone en zone sismique
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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
Etudes insuffisantes de lala local
Erreurs dimplantation
Solutions inappropries
Conception errone en zone sismique
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
Etudes insuffisantes de lala local
Erreurs dimplantation
Solutions inappropries
Conception errone en zone sismique
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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
Solutions inappropries
Conception errone en zone sismique
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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