Sciences, Laboratoire de recherche Accueil du Campus Point Info-Projets Observatoire Laboratoire de recherche

Laboratoire de rechercheCaractérisation et réduction de la vulnérabilité physique des ouvrages

Mercredi 6 juin 2012

Grâce à l’amélioration des connaissances, les progrès accomplis dans le domaine du génie parasismique permettent de se protéger efficacement, et à moindre coût, des séismes en construisant des bâtiments dits « parasismiques » capables de résister aux séismes.

Malgré ces progrès, les séismes continuent chaque année, en raison du nombre important de bâtiments non parasismiques (essentiel du bâti existant ancien), de faire de nombreuses victimes, et occasionnent des dommages dont les coûts vont croissant. Il est donc nécessaire de poursuivre la recherche afin de réduire la vulnérabilité   des ouvrages pour un coût raisonnable.

Sans vouloir être exhaustifs, nous donnons quelques exemples de domaines de recherche menés en France et ayant trait à la caractérisation et à la réduction de la vulnérabilité   physique des ouvrages.

Surfaces de fragilité

Les méthodes de caractérisation de la vulnérabilité   d’un bâtiment consistent généralement à évaluer la probabilité d’atteindre un niveau d’endommagement en fonction d’un paramètre caractéristique du séisme   (le plus souvent l’accélération du sol ou l’intensité macrosismique  ) à l’aide de « courbes de fragilité ».

Des projets de recherche visent à remplacer ces « courbes de fragilité » qui ne considèrent qu’un seul paramètre pour évaluer le niveau de dommage, par des « surfaces de fragilité » qui considèrent plusieurs paramètres complémentaires et qui pourraient offrir une meilleure vision de la vulnérabilité   d’une famille de bâtiments et ainsi faciliter la tâche des décideurs publics.

Interaction sol – structure

Lors d’un séisme  , les ondes sismiques viennent mettre en mouvement les fondations des bâtiments, lesquels subissent des déplacements simultanés dans toutes les directions. Si les efforts exercés sur le sol par le bâtiment pour maintenir son équilibre ne modifient pas le mouvement initial de l’appui dans le cas de sols durs, il n’en va pas de même lorsque les sols sont mous. Dans ce cas, le mouvement de la fondation est modifié par la déformation du sol : on parle alors d’une « interaction sol-structure   », phénomène qui joue un rôle très important dans le processus d’endommagement des bâtiments.

La problématique de l’interaction sol-structure   est étudiée dans de nombreux projets, tel que le projet ARVISE.

Evaluation de la vulnérabilité   et des dommages avec des techniques innovantes

Avec l’essor de techniques nouvelles, on assiste au développement de nouvelles méthodes d’évaluation de la vulnérabilité   et des dommages sismiques à l’échelle de la ville. A l’aide d’images aériennes et satellites, il est par exemple possible de repérer certains facteurs de vulnérabilité   tels que la hauteur des bâtiments, leurs formes, etc., ainsi que de détecter des changements avant et après séisme   permettant d’évaluer et de quantifier les zones urbaines endommagées.

Des projets tels que le projet URBASIS visent ainsi à développer des outils de représentation de la vulnérabilité   et des dommages à l’échelle d’une ville afin de faciliter la gestion de la crise sismique.

Vulnérabilité   systémique

L’étude de l’impact d’un séisme   en zone urbanisée rend nécessaire la prise en compte d’un ensemble d’enjeux organisés en systèmes : les infrastructures (réseaux routiers), le bâti courant, les centres de secours (hôpitaux, casernes…), tous ces systèmes étant fortement interconnectés. En effet, des séismes tels que celui de Kobé (Japon) en 1995 ou celui de Northridge (Californie) en 1994 ont généré des pertes économiques records, au regard de dommages directs au bâti relativement marginaux. La vulnérabilité   systémique consiste à intégrer l’ensemble des composantes qui pourraient être affectées par un séisme   et à étudier l’impact de leur endommagement sur le comportement global du système : coupure des réseaux d’électricité et d’eau courante, perturbations des moyens de transports, fortes demandes de soins médicaux, etc., qui vont par exemple perturber les opérations de secours (accès aux centres de secours ou aux zones touchées, fonctionnement des hôpitaux en l’absence d’eau ou d’électricité…). Le projet européen SYNER-G vise à établir une méthodologie d’évaluation de la vulnérabilité   systémique, en intégrant la vulnérabilité   physique et fonctionnelle d’un ensemble de systèmes interdépendants.

Essais sur tables vibrantes

Citons également les travaux menés sur tables vibrantes visant à comprendre par l’expérience la vulnérabilité   physique des ouvrages. En effet, le CEA? dispose dans son centre de Saclay, de la table vibrante la plus performante d’Europe, permettant de soumettre une structure à un véritable séisme   et d’en analyser les effets.

Les résultats obtenus par ce type de tests permettent notamment de faire avancer la réglementation parasismique nationale et européenne.

Table vibrante Azalée du CEA/EMSI
Table vibrante Azalée du CEA/EMSI
Source : CEA?

Liens utiles

Sommaire