Séisme, risque naturel pris en considération… EUROCODE 8

Dernièrement, même si ce phénomène n’est pas survenu en France, le séisme en Nouvelle-Zélande nous rappelle que la France est soumise à un risque sismique bien réel.

Le risque sismique constitue donc un danger naturel majeur et arbitrairement pouvant être potentiellement très meurtrier, causant dans la plupart des séismes des dégâts importants sur les bâtiments et les équipements. 

Au niveau des bâtiments, la cible essentielle de la réglementation parasismique vise la préservation extremum de vies humaines pour une secousse dont le niveau d’agression est lié pour chaque zone de sismicité.

A la suite d’une telle catastrophe, les structures et les composants des bâtiments subissent des contraintes souvent irrémédiables, et préjudiciables. L’application de la réglementation pointe les dispositions définissant les règles parasismiques pour que l’édifice ne s’effondre pas sur ses occupants et concédant des limites définies sur les destructions et les pertes économiques en cas de secousse plus modérée.

Les règles de construction parasismique, depuis le 22 octobre 2010, ont évolué et font désormais référence à l’Eurocode 8, norme issue d’un consensus européen et relative au calcul des structures pour leur résistance au séisme. Ces règles sont applicables aux permis de construire déposés après le 1er Mai 2011.

Les dispositions parasismiques sont déterminées selon deux références : le zonage géographique d’une part, et la nature de l’ouvrage d’autre part.

 Deux décrets du 22 octobre 2010 donnent les nouvelles dénominations de zones sismiques et de catégories de bâtiments et le nouveau découpage géographique des 5 zones sismiques

Le décret n°2010-1255 du 22 octobre 2010 portant délimitation des zones de sismicité du territoire français, fixe le périmètre d’application de la réglementation parasismique applicable aux bâtiments.

 Le territoire national est divisé en cinq zones de sismicité croissante :

- une zone de sismicité très faible (1) où il n’y a pas de prescription parasismique particulière pour les bâtiments à risque normal mais prise en compte de l’aléa sismique dans les installations à risque spécial (installations classées),

- quatre zones de sismicité faible (2), modérée (3), moyenne (4) et forte (5), où les règles de construction parasismique sont applicables pour les bâtiments. Outre-mer, les départements de la Guadeloupe et de la Martinique sont classés entièrement en zone de sismicité forte (5).

Le décret n°2010-1254 du 22 octobre 2010 relatif à la prévention du risque sismique, permet la classification des ouvrages et des bâtiments et de nommer et hiérarchiser les zones de sismicité du territoire.

La réglementation distingue deux types d’ouvrages : les ouvrages à « risque normal » et les ouvrages à « risque spécial ».

- la première classe (dite à « risque normal ») correspond « aux bâtiments, équipements et installations pour lesquels les conséquences d’un séisme demeurent circonscrites à leurs occupants et à leur voisinage immédiat ». Elle correspond notamment au bâti dit courant (maisons individuelles, immeubles d’habitation collective, écoles, hôpitaux, bureaux, etc.…)

- la seconde classe (dite à « risque spécial ») correspond « aux bâtiments, équipements et installations pour lesquels les effets sur les personnes, les biens et l’environnement de dommages même mineurs résultant d’un séisme peuvent ne pas être circonscrits au voisinage immédiat desdits bâtiments, équipements et installations ». Elle correspond à des installations de type nucléaire, barrages, ponts, industries SEVESO, qui font l’objet d’une réglementation parasismique particulière.

Le séisme survenu en Nouvelle-Zélande de magnitude 6,3 ou l’état d’urgence a été décrété et celui d’Haïti l’année dernière qui a ravagé la capitale démontrent les forces incommensurables que provoque ce type risque. Cette fatalité, même si la France est considérée comme un territoire à sismicité modérée, la France métropolitaine n’est pas à l’abri de tremblements de terre ravageurs comme celui de Lambesc de juin 1909 (46 victimes).

Les ondes sismiques se propagent à travers le sol à partir d’une source sismique et peuvent être localement amplifiées par les dernières couches de sol et la topographie du terrain. Un séisme possède ainsi de multiples caractéristiques : durée de la secousse, contenu fréquentiel, déplacement du sol... La réglementation retient certains paramètres simples pour le dimensionnement des bâtiments.

Les dommages des bâtiments et leur effondrement sont la cause principale des décès et de l’interruption des activités. Réduire le risque passe donc par une réglementation sismique adaptée sur les bâtiments neufs comme sur les bâtiments existants. L’arrivée de l’Eurocode 8, règles de construction parasismique harmonisées à l’échelle européenne, conduit à la mise à jour de la réglementation nationale sur les bâtiments.

La réglementation présentée concerne les bâtiments à risque normal, pour lesquels les conséquences d’un séisme sont limitées à la structure même du bâtiment et à ses occupants.

Zonage sismique. Le zonage sismique du territoire permet de s’accorder avec les principes de dimensionnement de l’Eurocode 8. Sa définition a également bénéficié des avancées scientifiques des vingt dernières années dans la connaissance du phénomène sismique.

Réglementation sur les bâtiments neufs. L’Eurocode 8 s’impose comme la règle de construction parasismique de référence pour les bâtiments. La réglementation conserve la possibilité de recourir à des règles forfaitaires dans le cas de certaines structures simples.

Réglementation sur les bâtiments existants. La réglementation n’impose pas de travaux sur les bâtiments existants. Si des travaux conséquents sont envisagés, un dimensionnement est nécessaire avec une minoration de l’action sismique à 60% de celle du neuf. Dans le même temps, les maîtres d’ouvrage volontaires sont incités à réduire la vulnérabilité de leurs bâtiments en choisissant le niveau de confortement qu’ils souhaitent atteindre.

Parmi les bâtiments à risque normal, le niveau de protection parasismique est modulé en fonction de l’enjeu associé. Une classification des bâtiments en catégories d’importance est donc établie en fonction de paramètres comme l’activité hébergée ou le nombre de personnes pouvant être accueillies dans les locaux.

Les conditions d’application de la réglementation dépendent de la catégorie d’importance du bâtiment, tant pour les bâtiments neufs que pour les bâtiments existants. Les paramètres utilisés pour le calcul et le dimensionnement du bâtiment sont également modulés en fonction de sa catégorie d’importance.

Les bâtiments à risque normal sont classés en quatre catégories d’importance croissante, de la catégorie I à faible enjeu à la catégorie IV qui regroupe les structures stratégiques et indispensables à la gestion de crise.

Pour les structures neuves abritant des fonctions relevant de catégories d’importance différentes, la catégorie de bâtiment la plus contraignante est retenue.

Pour l’application de la réglementation sur les bâtiments existants, la catégorie de la structure à prendre en compte est celle résultant du classement après travaux ou changement de destination du bâtiment.

La construction parasismique intervient sur trois phases du projet, l’implantation, la conception, et l’exécution.

L’implantation décline trois critères préalables :

▪ Étude géotechnique

Effectuer une étude de sol pour connaître les caractéristiques du terrain.

Caractériser les éventuelles amplifications du mouvement sismique.

▪ Se protéger des risques d’éboulements et de glissements de terrain

S’éloigner des bords de falaise, pieds de crête, pentes instables.

Le cas échéant, consulter le plan de prévention des risques (PPR) sismiques de la commune.

▪ Tenir compte de la nature du sol

Privilégier des configurations de bâtiments adaptées à la nature du sol.

Prendre en compte le risque de la liquéfaction du sol (perte de capacité portante).

La conception s’articule autour de quatre critères :

▪ Préférer les formes simples

Privilégier la compacité du bâtiment.

Limiter les décrochements en plan et en élévation.

Fractionner le bâtiment en blocs homogènes par des joints parasismiques continus.

▪ Limiter les effets de torsion

Distribuer les masses et les raideurs (murs, poteaux, voiles...) de façon équilibrée.

▪ Assurer la reprise des efforts sismiques

Glissement de terrain

Assurer le contreventement horizontal et vertical de la structure.

Superposer les éléments de contreventement.

Créer des diaphragmes rigides à tous les niveaux.

▪ Appliquer les règles de construction

Enfin, la réalisation fixe trois exigences :

▪ Soigner la mise en œuvre 

Respecter les dispositions constructives.

Disposer d’une main d’œuvre qualifiée.

Assurer un suivi rigoureux du chantier.

Soigner particulièrement les éléments de connexion : assemblages, longueurs de recouvrement d’armatures...

▪ Utiliser des matériaux de qualité

▪ Fixer les éléments non structuraux

Fixer les cloisons, les plafonds suspendus, les luminaires, les équipements techniques lourds.

Assurer une liaison efficace des cheminées, des éléments de bardage.

Les caractéristiques de la nature du sol influencent fortement la sollicitation ressentie au niveau des bâtiments. L’Eurocode 8 distingue cinq catégories principales de sols (de la classe A pour un sol de type rocheux à la classe E pour un sol mou) pour lesquelles est défini un coefficient de sol S. Le paramètre S permet de traduire l’amplification de la sollicitation sismique exercée par certains sols.

Le dimensionnement des bâtiments neufs doit tenir compte de l’effet des actions sismiques pour les structures de catégories d’importance III et IV en zone de sismicité 2 et pour les structures de catégories II, III et IV pour les zones de sismicité plus élevée.

La conception des structures selon l’Eurocode 8 repose sur des principes conformes aux codes parasismiques internationaux les plus récents. La sécurité des personnes est l’objectif du dimensionnement parasismique mais également la limitation des dommages causés par un séisme.

De plus, certains bâtiments essentiels pour la gestion de crise doivent rester opérationnels.

Le maître d’ouvrage a la possibilité de recourir à des règles simplifiées (qui dispensent de l’application de l’Eurocode 8) pour la construction de bâtiments simples ne nécessitant pas de calculs de structures approfondis. Le niveau d’exigence de comportement face à la sollicitation sismique est atteint par l’application de dispositions forfaitaires tant en phase de conception que d’exécution du bâtiment.

- Les règles PS-MI «Construction parasismique des maisons individuelles et bâtiments assimilés » sont applicables aux bâtiments neufs de catégorie II répondant à un certain nombre de critères, notamment géométriques, dans les zones de sismicité 3 et 4.

- Dans la zone de sismicité forte, le guide AFPS «Construction parasismique des maisons individuelles aux Antilles» CP-MI permet de construire des bâtiments simples de catégorie II, sous certaines conditions stipulées dans le guide.

Les exigences sur le bâti neuf dépendent de la catégorie d’importance du bâtiment et de la zone de sismicité.

Les établissements scolaires simples en zone 2

Les établissements scolaires sont systématiquement classés en catégorie III. Cependant, pour faciliter le dimensionnement des bâtiments scolaires simples, les règles forfaitaires simplifiées PS-MI peuvent être utilisées en zone 2 sous réserve du respect des conditions d’application de celles-ci, notamment en termes de géométrie du bâtiment et de consistance de sol

Les règles sur le bâti existant définissent quatre exigences :

- L’objectif minimal de la réglementation sur le bâti existant est la non-aggravation de la vulnérabilité du bâtiment.

- L’Eurocode 8-3 permet au maître d’ouvrage de moduler l’objectif de confortement qu’il souhaite atteindre sur son bâtiment.

- Sous certaines conditions de travaux, la structure modifiée est dimensionnée avec les mêmes règles de construction que le bâti neuf, mais en modulant l’action sismique de référence.

- L’extension désolidarisée par un joint de fractionnement doit être dimensionnée comme un bâtiment neuf.

Les règles parasismiques applicables à l’ensemble du bâtiment modifié dépendent de la zone sismique, de la catégorie du bâtiment, ainsi que du niveau de modification envisagé sur la structure.

Les éléments non structuraux du bâti (cloisons, cheminées, faux-plafonds etc.) peuvent se révéler dangereux pour la sécurité des personnes, même sous un séisme d’intensité modérée. Pour limiter cette vulnérabilité, l’ajout ou le remplacement d’éléments non structuraux dans le bâtiment doit s’effectuer conformément aux prescriptions de l’Eurocode 8 partie 1 :

- pour les bâtiments de catégories III et IV en zone de sismicité 2,

- pour l’ensemble des bâtiments de catégories II, III et IV dans les zones 3, 4 et 5.