Lettre du Plan Séisme - 2e trimestre 2019, Dossier Réduction de la vulnérabilité des ouvrages : des mesures ciblées peuvent sauver de nombreuses vies

Dossier Réduction de la vulnérabilité des ouvrages : des mesures ciblées peuvent sauver de nombreuses viesDossier Réduction de la vulnérabilité des ouvrages : des mesures ciblées peuvent sauver de nombreuses vies

Les ondes sismiques ne sont pas en elles-mêmes dangereuses pour l’Homme. En zone habitée, le risque provient principalement de l’effondrement des ouvrages. Réduire la vulnérabilité   des bâtiments est donc un enjeu   majeur mais semble dans bien des cas un projet complexe, en particulier dans les centres anciens. Pourtant quelques actions d’ampleur mais ciblées, associées à des aménagements simples, peuvent épargner de nombreuses vies en cas de catastrophe. En France, quelques plans de prévention locaux ouvrent la voie…

Le séisme   n’est pas dangereux pour l’Homme directement. Il le devient par ses effets induits   comme les tsunamis ou les glissements de terrains mais aussi surtout par son impact sur les ouvrages et les habitations. La vulnérabilité   de ceux-ci face aux ondes sismiques va donc déterminer en grande partie l’ampleur des conséquences d’un séisme  .

La vulnérabilité   d’un ouvrage se mesure en estimant le niveau des dommages que produirait un niveau d’agression sismique donné. Les images de villes ravagées par des tremblements de terre sont souvent édifiantes à ce propos. On voit couramment des bâtiments toujours debout au milieu de constructions effondrées. Même s’ils ont souffert des effets des ondes sismiques et nécessiteront des réparations, leur résistance a permis d’épargner leurs habitants. La vulnérabilité   physique d’un ouvrage dépend à la fois de sa conception, de sa réalisation et de son entretien.

En France, les ouvrages et bâtiments récents situés en zone sismique ont été construits selon des règles qui tiennent compte de la possibilité d’un séisme   et sont donc peu vulnérables. Cependant, la plupart des bâtiments qui nous entourent sont plus anciens. Selon les données de l’INSEE, 70 % des maisons individuelles en zone de sismicité   moyenne ont été construites avant l’application des règles de construction parasismiques récentes. La réduction du risque sismique   sera donc très lente si l’on ne s’appuie que sur le renouvellement naturel du parc immobilier français, couramment estimé à 1 % par an environ.

Vulnérabilité   des quartiers historiques

Le cas des centres-villes est particulièrement sensible. Ils concentrent en effet souvent les bâtiments les plus anciens, voir historiques, construits bien avant les règles parasismiques tandis que la présence et l’activité humaine y sont intenses. Tous les ingrédients sont réunis pour maximiser les risques pour la population en cas de tremblement de terre  . Sans compter que ces bâtiments anciens vulnérables abritent parfois des services stratégiques en cas de crise comme la mairie, la préfecture ou les services de secours. La probabilité de voir ces bâtiments remplacés par des constructions neuves aux normes parasismiques est d’autant plus faible qu’ils sont parfois conservés en tant que patrimoine historique de la ville.

À ce titre, les dégâts observés dans plusieurs villes italiennes touchées ces dernières décennies par des séismes illustrent parfaitement l’ampleur du risque sismique   dans les centres-villes historiques. Dans la petite ville touristique d’Amatrice, la moitié des habitations se sont effondrées, tuant 234 habitants sur les 2 600 que comptait alors la localité. Un bilan catastrophique expliqué en grande partie par la vulnérabilité   des maisons.

Réduction de vulnérabilité   : une démarche volontaire

Pour le bâti neuf, la réglementation qui impose les règles parasismiques qui les rendent de fait peu vulnérables. En revanche aucune réglementation nationale n’impose de mesures obligatoires pour réduire la vulnérabilité   de bâtiments existants de façon systématique. En cas de travaux important touchant à la structure du bâtiment, il faut néanmoins démontrer que ceux-ci n’aggravent pas sa vulnérabilité  . (voir En direct de la FAQ).

Séisme d'Amatrice, Italie 2016 – illustration d'un comportement très variable en fonction de la vulnérabilité des bâtiments
Séisme d’Amatrice, Italie 2016 – illustration d’un comportement très variable en fonction de la vulnérabilité des bâtiments
Source : BRGM?

Les démarches volontaires de la part des acteurs publics et privés sont donc importantes pour atteindre un objectif global de meilleure sécurité face au risque sismique  . L’arrêté du 22 octobre 2010 modifié facilite les démarches de renforcement volontaire de la part d’un maître d’ouvrage en posant un cadre juridique plus clair. Le texte précise qu’il est permis de choisir le niveau de confortement. Le maître d’ouvrage peut choisir une accélération de calcul plus faible que celle utilisée pour un bâtiment neuf. La réglementation incite ainsi les maîtres d’ouvrage à réduire la vulnérabilité   en choisissant le niveau de renforcement qu’ils souhaitent atteindre. Ce choix peut ainsi prendre en compte d’autres dimensions : socio-économiques, connaissance du bâti…

Des plans de prévention locaux

Certaines réglementations locales contenant des obligations pour les bâtiments existants existent en revanche dans le cadre des Plans de Prévention des Risques Sismiques (PPRS?). Plusieurs ont d’ores et déjà été validées ou sont en cours d’élaboration, par exemple à Nice ou à Lourdes. Les PPRS ont pour objectif d’adapter les prescriptions à la situation locale. Ils concernent les bâtiments publics mais aussi les bâtiments privés mais avec parfois peu d’obligations pour ces derniers (renforcement des cheminées, fixation des couvertures de toiture…). L’existence d’un PPRS permet en outre sous certaines conditions de solliciter un financement au titre des Fonds de Prévention des Risques Naturels Majeurs (FPRNM? dit Fonds Barnier) pour les études et travaux rendus prescrits par le plan. La subvention apportée par ce fond s’élève à 40 % des dépenses éligibles sur des biens à usage d’habitation et à 20 % des dépenses éligibles sur des biens utilisés dans le cadre d’activités professionnelles (à condition que cette activité professionnelle soit exercée par une entreprise employant moins de vingt salariés).

Aux Antilles, territoire français le plus exposé à l’aléa sismique   (zone de sismicité   forte, zone 5), le plan séisme   Antilles démarré en 2007 est un autre exemple de démarche territoriale de réduction des risques. Prévu sur une durée de 30 ans, ce plan se traduit principalement par des mesures de construction ou de renforcement parasismique. Entre 2007 et 2015, des programmes importants de réduction de la vulnérabilité   du bâti public ont ainsi été entrepris (2 états-majors et 6 centres des SDIS?, 18 sites de gestion de crise de l’État, 9 centres hospitaliers, 36 écoles, 5 collèges, 3 lycées et 2 300 logements sociaux terminés), avec une contribution de l’État à hauteur de 350 M€. Mais l’effort doit impérativement se poursuivre et être amplifié face à l’ampleur de la tâche. Un nouveau programme (2016-2020) est en cours pour lequel l’État s’est engagé à mobiliser un montant total de 450 M€ (dont 290 M€ sur le fonds de prévention des risques naturels majeurs – FPRNM), pour soutenir notamment les travaux de confortement parasismique ou de reconstruction des collectivités, des bailleurs sociaux, des SDIS et pour réduire la vulnérabilité   de ses propres bâtiments. Pour les aménageurs et les bailleurs sociaux des Antilles, la prise en compte des risques sismique et cyclonique est une composante essentielle de leur stratégie comme en témoigne Samuel Linzau, directeur développement de la SEMAG (Société d’économie mixte de la Guadeloupe) (voir 3 questions à).

Initiative isolée ou dans le cadre d’un plan de prévention, toute démarche de réduction de la vulnérabilité   au risque sismique   passe par une étape d’évaluation : celle-ci peut être envisagée à l’échelle d’un territoire ou à l’échelle d’un bâtiment.

École de Martinique ayant fait l'objet d'un renforcement (croix de contreventement)
École de Martinique ayant fait l’objet d’un renforcement (croix de contreventement)
Source : BRGM?

Évaluer la vulnérabilité   à l’échelle du territoire

L’évaluation de la vulnérabilité   urbaine est complexe et requiert la collaboration de spécialistes de nombreuses disciplines, mais elle est nécessaire pour aborder la réduction des risques à l’échelle d’un territoire. La première étape d’une telle approche est d’améliorer la connaissance du risque sismique  . Des études peuvent ainsi affiner l’exposition au risque selon un zonage plus précis en fonction par exemple du type de sol en différents endroits d’une agglomération. Les outils actuels permettent aussi d’établir différents scénarios de séisme   et d’en estimer les conséquences humaines et financières. L’exemple de la démarche d’analyse de la vulnérabilité   sismique menée à Nice montre parfaitement que cette approche permet une action mieux ciblée et donc plus efficace. Elle permet de cerner les actions prioritaires qui épargneront le plus grand nombre de vie (voir Zoom).

Immeuble aux Antilles ayant fait l'objet d'un renforcement (murs de contreventement en béton)
Immeuble aux Antilles ayant fait l’objet d’un renforcement (murs de contreventement en béton)
Source : BRGM?

Évaluer la vulnérabilité   à l’échelle d’un bâtiment

Une fois que la décision est prise par le propriétaire ou par les pouvoirs publics que tel ou tel bâtiment ou ouvrage doit présenter une certaine résistance aux séismes, la question se pose de la façon de renforcer le bâtiment voir de la faisabilité technique ou économique par rapport à une reconstruction.

Les diagnostics de vulnérabilité   des ouvrages sont un préalable à toute démarche de renforcement. Il s’agit d’évaluer le comportement du bâtiment en cas de séisme   et de voir si cela correspond aux objectifs de performance attendus pour ce bâtiment en cas de séisme  . Cet objectif doit être clairement identifié. La plupart du temps, il s’agira d’éviter l’effondrement du bâtiment (objectif de non-effondrement) pour préserver les vies humaines. Mais dans d’autres cas, il sera nécessaire de garantir la continuité des fonctions du bâtiment, notamment dans le cas d’hôpitaux ou lorsque le bâtiment abrite des services nécessaires à la gestion de crise. L’objectif déterminera en partie l’ampleur des travaux à envisager pour parvenir au comportement attendu.

L’évaluation peut se faire en deux temps. Tout d’abord, il convient de repérer les faiblesses, de les hiérarchiser et d’attribuer une note de gravité à chacune. L’ensemble permet une évaluation de la présomption de vulnérabilité  . Celle-ci détermine si une étude plus approfondie est nécessaire ou non et donne des premières orientations sur les mesures de réduction de vulnérabilité   à mettre en œuvre.

Un guide a été rédigé en 2013 par l’Association Française de Génie Parasismique (AFPS?) et le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB?) à la demande du Ministère. Il est destiné aux maîtres d’ouvrage qui s’engagent dans une démarche de renforcement et plus particulièrement aux bureaux d’étude amenés à réaliser le diagnostic et à proposer une stratégie de renforcement.
Ce guide s’appuie sur des exemples de démarches de diagnostic et renforcement de bâtiments existants pour illustrer les méthodologies et stratégies décrites dans l’Eurocode 8. Il livre également des outils techniques adaptés aux différents intervenants du projet (rapport de visite, études de cas, fiches techniques).

Renforcement : cibler les mesures les plus efficaces

Les projets de renforcement parasismique se heurtent néanmoins souvent à l’idée selon laquelle de tels travaux sont très difficiles techniquement et coûteux. Pour répondre le plus objectivement possible à ces craintes, des fiches ont été rédigées par le Cerema Méditerranée pour présenter des exemples qui illustrent le type de travaux envisageables, leur impact en termes d’exploitation du bâtiment, de coût et de délai, et les techniques mises en œuvre.

Le renforcement parasismique vu par Eric Appéré
Le renforcement parasismique vu par Eric Appéré
Source : E. Appéré pour planseisme.fr

Globalement, les différents leviers d’action pour le renforcement sont :

  • limiter l’action sismique sur la construction, par exemple en prévenant la résonance du bâtiment avec le sol ou en optant pour l’isolation parasismique ;
  • « jouer la carte « de la résistance mécanique en augmentant d’une manière significative la capacité portante des éléments structuraux ;
  • favoriser la ductilité, c’est-à-dire l’aptitude de l’ouvrage à tolérer des déformations notables, fissuration ou encore rupture de certains éléments sans s’effondrer.

Ces différentes stratégies sont bien entendu combinables.

Pose de tirants métalliques pour renforcer une maison ancienne
Pose de tirants métalliques pour renforcer une maison ancienne
Source : BRGM?

L’état d’esprit est sensiblement le même pour les maisons individuelles. Un guide à l’attention des propriétaires de maisons individuelles pour promouvoir les renforcements et faciliter les démarches doit bientôt paraître. Il est le fruit d’un groupe de travail animé par le BRGM? et l’AFPS (5).

Les mesures qui modifient le comportement de la structure de la maison (interventions sur la charpente, les planchers, les murs ou les fondations) nécessitent une réflexion d’ensemble. Tous les éléments doivent être traités dans la même opération. Une intervention partielle pourrait en effet entrainer une ruine locale sur des éléments non renforcés. L’ordre de priorité est le suivant :

  • mesures d’ensemble : réduction des masses, joints parasismiques ;
  • la charpente et les planchers ;
  • les murs (résistance, et limitation de l’excentricité) ;
  • les fondations.

Il peut s’agir dans le cas de maisons individuelles d’actions simples et accessibles comme l’ajout de tirants pour renforcer les liaisons murs maçonnerie de pierre et planchers bois, le renfort des ancrages des liaisons entre les murs en bois et les fondations, l’ajout de contreventements aux structures bois, ou encore l’ajout d’un diaphragme en toiture en combles perdus.

Quelques mesures simples mais efficaces

D’autres actions peuvent aussi limiter significativement les dégâts en cas de séisme   sans impacter la structure du bâtiment. Ces mesures peuvent être entreprises de façon indépendante.
Ainsi la fixation des équipements lourds comme l’électroménager, les bouteilles de gaz, les ballons d’eau chaude évitera que leur chute ou leur déplacement n’occasionne des dégâts ou des blessures.
Les grandes étagères et armoires peuvent être fixées en haut et en bas pour éviter leur renversement ou leur glissement. La chute des luminaires de grande taille est très souvent la cause de blessures lors des séismes. Leur sécurisation par des câbles anti-chutes est une solution simple pour y remédier.

La problématique des cheminées est un autre exemple, loin d’être anecdotique. L’effondrement d’une cheminée en cas de séisme   peut mettre gravement en danger la vie des occupants ou de personnes à l’extérieur de la maison comme le montrent les retours d’expérience en France. La réponse de la cheminée aux secousses peut être très différente de celle du reste de la maison, ce qui peut provoquer des désordres tant à la cheminée qu’à la maison, notamment la toiture. L’effondrement partiel ou total de la cheminée est généralement imputable à la dégradation du mortier, à un ancrage insuffisant ou à l’absence d’armatures. La solution peut être de renforcer les connections entre la charpente et la cheminée ou simplement de remplacer la cheminée en maçonnerie par un conduit léger.

Que l’on se situe à l’échelle d’un territoire ou d’un ouvrage, le premier enjeu   est de prendre conscience des risques. Face à l’ampleur de la menace et du chemin à parcourir pour réduire la vulnérabilité  , le premier risque est peut-être finalement le découragement. Pourtant, une bonne analyse de la situation permet d’agir de façon ciblée et d’avancer pas à pas en fonction des moyens à disposition. Chaque action peut potentiellement sauver des vies.

Pour aller plus loin

planseisme picto 17 pointi - Bâtiments pour lesquels les conséquences d’un séisme   sont limitées à la structure même du bâtiment et à ses occupants. Les décrets interministériels n° 2010-1254 et n° 2010-1255 du 22 octobre 2010 définissent les catégories d’importance des bâtiments à risque normal et classent chaque municipalité du territoire dans une des cinq zones de sismicité  . Il en découle notamment l’arrêté bâtiment du 22 octobre 2010 relatif à la classification et aux règles de construction parasismique applicables aux bâtiments dits « à risque normal ».
- SHON? : surface hors œuvre nette