1. Conception parasismique des bâtiments – Principes de
base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres
d’ouvrages et autorités
Hugo Bachmann
Directives de l’OFEG – Richtlinien des BWG – Direttive dell’UFAEG
Berne, 2002
3. Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr,
Energie und Kommunikation
Département fédéral de l’environnement, des transports,
de l’énergie et de la communication
Dipartimento federale dell’ambiente, dei trasporti,
dell’energia e delle comunicazioni
Conception parasismique des bâtiments – Principes de
base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres
d’ouvrages et autorités
Hugo Bachmann
Directives de l’OFEG – Richtlinien des BWG – Direttive dell’UFAEG
Berne, 2002
4. Préface de l’auteur la construction. La formule retenue consiste à exposer
des principes de base en les assortissant d’illustrations
Le risque de tremblement de terre a longtemps été et d’exemples, ainsi que d’un texte explicatif.
jugé inéluctable. Autrefois, on se contentait d’admet- Les principes, les photos – provenant de l’auteur ou
tre que les constructions devaient parfois subir les de tiers – et les textes sont le fruit d’une longue
séquelles de mouvements du sol. Aussi les mesures de activité théorique et pratique dans le domaine exigeant
protection contre ce phénomène se sont-elles d’abord et en constante évolution de la tenue des construc-
concentrées sur la gestion des catastrophes. Certes, tions soumises aux séismes.
des propositions relatives au mode de construction L’auteur tient d’abord à exprimer sa reconnaissance
avaient déjà été émises au début du 20e siècle, mais aux nombreux auteurs de photos, mentionnés en fin
c’est au cours des dernières décennies que des de brochure, pour avoir accepté de mettre à
recherches toujours plus nombreuses et pointues ont disposition le résultat de gros efforts rarement dénués
révélé comment réduire efficacement la vulnérabilité de risques. Ses remerciements s’adressent également à
des ouvrages aux séismes. l’Office fédéral des eaux et de la géologie, qui prend
L’objectif de ce document est de présenter simplement en charge l’édition et l’impression de cette brochure.
des connaissances récentes sur la façon de protéger les
bâtiments contre les séismes en prenant des mesures à Zurich, août 2002 Prof. Hugo Bachmann
Préface de l’éditeur La sécurité parasismique des ouvrages futurs figure au
premier plan du programme de mesures de la
En 1998, la Société suisse du génie parasismique et de Confédération. L’auteur de la présente brochure, le
la dynamique des structures (SGEB) a publié un Professeur Hugo Bachmann, a consacré de nom-
document soulignant le fait que les autorités, les Hautes breuses années à étudier le risque sismique et le
écoles, l’industrie et les particuliers se doivent d’agir comportement des ouvrages soumis aux tremblements
pour assurer la sécurité parasismique du tissu bâti de de terre. A la demande de l’OFEG, qui lui exprime sa
Suisse. Ce document relevait notamment qu’un gros reconnaissance, il a bien voulu mettre à la disposition
retard devait être rattrapé d’urgence au sujet du des praticiens des connaissances scientifiques propices
comportement des bâtiments et des installations, à la sécurité parasismique des constructions. Les
thème qui se trouve au cœur de la prévention des présentes directives souhaitent contribuer à ce que les
catastrophes sismiques. Suite à cette publication, résultats des recherches soient mis en œuvre systémati-
et à d’autres interventions, le Conseil fédéral a manda- quement par les professionnels de la construction,
té l’Office fédéral des eaux et de la géologie (OFEG) qu’ils soient donc pris en compte dans la conception et
pour organiser la protection contre les tremblements l’étude des ouvrages. Ainsi est-il désormais possible,
de terre dès le 1er janvier 2000, dans le cadre des dans notre pays à sismicité modérée, de conférer une
tâches de la Confédération. L’OFEG a créé à cet effet la sécurité parasismique raisonnable aux nouvelles
Centrale de coordination pour la mitigation des constructions, sans surcoût ou presque.
séismes, dont le rôle est de conseiller et de seconder
toute l’administration fédérale. Le 11 décembre 2000, Bienne, août 2002 Dr Christian Furrer
le Conseil fédéral a entériné un programme de Directeur de l’Office fédéral
mesures en sept points qui court de 2001 à 2004 et des eaux et de la géologie
vise à prévenir les dégâts sismiques dans le domaine de
compétence de la Confédération.
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
3
5. Table des matières
Objectifs 6 PB 17 Eviter de remplir partiellement les cadres! 44
Que se passe-t-il lors d’un tremblement de terre? 7 PB 18 Concevoir soigneusement les contreventements triangulés! 46
PB 19 Concevoir des structures porteuses en acier ductiles! 48
Le plus important des risques naturels 8
PB 20 Séparer les bâtiments contigus par des joints conformes aux règles
Le risque sismique ne cesse d’augmenter 9 de l'art! 50
Des mesures insuffisantes 9 PB 21 Privilégier les configurations compactes! 52
PB 22 Utiliser des dalles afin de solidariser les éléments et
Il est urgent d’agir 9
répartir les forces! 53
PB 1 L’architecte et l’ingénieur collaborent d’emblée! 10 PB 23 Dimensionner en capacité pour obtenir une structure
porteuse ductile! 55
PB 2 Respecter les dispositions parasismiques des normes! 11
PB 24 Une armature en acier ductile avec Rm/Re ≥ 1.15 et Agt ≥ 6 %! 56
PB 3 Pas de surcoût notable grâce aux méthodes modernes! 13
PB 25 Des armatures transversales espacées de s ≤ 5d avec des
PB 4 Eviter les rez-de-chaussée flexibles! 15 crochets à 135° dans les parois porteuses et les colonnes! 58
PB 5 Eviter les étages flexibles! 19 PB 26 Pas d'évidements ni ouvertures dans les zones plastiques! 60
PB 6 Eviter les contreventements dissymétriques! 21 PB 27 Préserver l'intégrité des liaisons dans les constructions préfabriquées! 62
PB 7 Eviter les contreventements décalés! 24 PB 28 Protéger les fondations grâce au dimensionnement en capacité! 64
PB 8 Les sauts de rigidité et de résistance causent des problèmes! 25 PB 29 Elaborer le spectre de réponse propre au site! 65
PB 9 Deux parois porteuses élancées en béton armé par direction principale! 26 PB 30 Tenir compte du danger de liquéfaction du sol! 66
PB 10 Eviter les systèmes mixtes colonnes-maçonnerie porteuse! 28 PB 31 Il peut s'avérer plus judicieux d'assouplir que de renforcer! 68
PB 11 Eviter de remplir les cadres de maçonnerie! 29 PB 32 Ancrer les éléments de façade contre les forces horizontales! 70
PB 12 Des parois porteuses en béton armé pour renforcer les bâtiments en PB 33 Ancrer les parapets et les murs! 72
maçonnerie! 32
PB 34 Bien fixer les faux-plafonds et les luminaires! 74
PB 13 Armer les parois porteuses en maçonnerie reprenant des efforts
horizontaux! 34 PB 35 Fixer les installations et les équipements! 75
PB 14 Harmoniser la structure porteuse et les éléments Crédit d’illustrations 78
non-porteurs! 38
Bibliographie 79
PB 15 Dans les constructions à ossature, séparer les parois non-porteuses
par des joints! 40 Contacts 80
PB 16 Eviter les colonnes courtes! 42 Annexe: carte d’aléa sismique 81
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
4 5
6. Table des matières
Objectifs 6 PB 17 Eviter de remplir partiellement les cadres! 44
Que se passe-t-il lors d’un tremblement de terre? 7 PB 18 Concevoir soigneusement les contreventements triangulés! 46
PB 19 Concevoir des structures porteuses en acier ductiles! 48
Le plus important des risques naturels 8
PB 20 Séparer les bâtiments contigus par des joints conformes aux règles
Le risque sismique ne cesse d’augmenter 9 de l'art! 50
Des mesures insuffisantes 9 PB 21 Privilégier les configurations compactes! 52
PB 22 Utiliser des dalles afin de solidariser les éléments et
Il est urgent d’agir 9
répartir les forces! 53
PB 1 L’architecte et l’ingénieur collaborent d’emblée! 10 PB 23 Dimensionner en capacité pour obtenir une structure
porteuse ductile! 55
PB 2 Respecter les dispositions parasismiques des normes! 11
PB 24 Une armature en acier ductile avec Rm/Re ≥ 1.15 et Agt ≥ 6 %! 56
PB 3 Pas de surcoût notable grâce aux méthodes modernes! 13
PB 25 Des armatures transversales espacées de s ≤ 5d avec des
PB 4 Eviter les rez-de-chaussée flexibles! 15 crochets à 135° dans les parois porteuses et les colonnes! 58
PB 5 Eviter les étages flexibles! 19 PB 26 Pas d'évidements ni ouvertures dans les zones plastiques! 60
PB 6 Eviter les contreventements dissymétriques! 21 PB 27 Préserver l'intégrité des liaisons dans les constructions préfabriquées! 62
PB 7 Eviter les contreventements décalés! 24 PB 28 Protéger les fondations grâce au dimensionnement en capacité! 64
PB 8 Les sauts de rigidité et de résistance causent des problèmes! 25 PB 29 Elaborer le spectre de réponse propre au site! 65
PB 9 Deux parois porteuses élancées en béton armé par direction principale! 26 PB 30 Tenir compte du danger de liquéfaction du sol! 66
PB 10 Eviter les systèmes mixtes colonnes-maçonnerie porteuse! 28 PB 31 Il peut s'avérer plus judicieux d'assouplir que de renforcer! 68
PB 11 Eviter de remplir les cadres de maçonnerie! 29 PB 32 Ancrer les éléments de façade contre les forces horizontales! 70
PB 12 Des parois porteuses en béton armé pour renforcer les bâtiments en PB 33 Ancrer les parapets et les murs! 72
maçonnerie! 32
PB 34 Bien fixer les faux-plafonds et les luminaires! 74
PB 13 Armer les parois porteuses en maçonnerie reprenant des efforts
horizontaux! 34 PB 35 Fixer les installations et les équipements! 75
PB 14 Harmoniser la structure porteuse et les éléments Crédit d’illustrations 78
non-porteurs! 38
Bibliographie 79
PB 15 Dans les constructions à ossature, séparer les parois non-porteuses
par des joints! 40 Contacts 80
PB 16 Eviter les colonnes courtes! 42 Annexe: carte d’aléa sismique 81
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
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7. Objectifs Que se passe-t-il lors d'un tremblement de terre?
Le présent document offre un large aperçu de l’art de Les principes de base (PB) sont regroupés selon les Les tremblements de terre sont généralement Mouvements du sol au cours du temps
la conception parasismique des bâtiments. Il expose thèmes suivants: provoqués par des ondes sismiques naissant lors de «Séisme valaisan»
des principes de base à suivre pour réaliser des • collaboration, normes et coûts (PB 1 à PB 3); déplacements saccadés de la croûte terrestre dans une E/2
ouvrages aptes à résister aux tremblements de terre. • contreventements et déformations (PB 4 à PB20); zone de rupture (faille active). Des ondes de diverses
Ces principes régissent essentiellement • conception dans le plan horizontal (PB21 et PB 22); natures et vitesses parcourent différents chemins avant
• mise en œuvre des dispositifs constructifs (PB 23 à d’atteindre un site et de soumettre le sol à divers
• la conception et PB 27); mouvements.
• les dispositions constructives • fondations et sols (PB 28 à PB 31);
• éléments non-porteurs et installations (PB 32 à PB
pour
35). Que se passe-t-il lors d’un tremblement de terre?
• la structure porteuse et
E/1
• les éléments non porteurs Il va de soi que tous les principes ne revêtent pas la Temps (s)
même importance, que ce soit dans un contexte géné- Mouvements rapides du sol:
Prof. Hugo Bachmann EPF Zurich ibk
La conception et le choix des détails constructifs de la ral ou en relation avec un objet précis. Des compromis, Quelle durée?
structure porteuse (parois, colonnes, dalles) et des basés sur le jugement de l'ingénieur, peuvent être Quelle amplitude? Les effets d'un tremblement de terre sur un ouvrage
éléments non-porteurs (cloisons intérieures, éléments admis en fonction du danger encouru (zone de danger sont essentiellement déterminés par les variations
Réponse des ouvrages:
de façade) jouent un rôle déterminant dans la tenue sismique, caractéristiques locales des sols) et des parti- temporellles de trois paramètres décrivant les mouve-
– Fortes vibrations
des bâtiments (comportement avant la rupture) et leur cularités de l'ouvrage concerné. On respectera toujours – Fortes sollicitations ments du sol, soit son accélération (ag), sa vitesse (vg)
vulnérabilité face aux séismes (sensibilité à l'endomma- scrupuleusement les principes de base déterminants – Rupture locale et son déplacement (dg), avec leur contenu fréquentiel.
gement). En effet, aussi poussés soient-ils, les calculs pour la sécurité des personnes, notamment ceux qui – Effondrement En étudiant les mouvements occasionnés, dans une
d'ingénieur et le dimensionnement ne sont pas à ont trait aux contreventements. Seuls les principes direction horizontale donnée pour un tremblement de
même de compenser à posteriori les erreurs ou les essentiellement destinés à réduire les dégâts matériels Prof. Hugo Bachmann EPF Zurich ibk
terre de type «valaisan» généré artificiellement, on
défauts de conception au plan parasismique. Il est en peuvent par contre faire l'objet de concessions. relève par exemple que les fréquences dominantes de
outre impératif de concevoir les bâtiments selon les Le sol va et vient rapidement dans toutes les directions l'accélération sont notablement plus élevées que pour
règles parasismiques si l'on entend les doter d'une Ce document s'adresse d'abord aux professionnels de du plan horizontal, ainsi que dans le sens vertical, mais la vitesse et beaucoup plus élevées que pour le dépla-
bonne tenue aux tremblements de terre sans occasion- la construction, tels qu'ingénieurs civils et architectes, dans une mesure généralement moindre. Quelle est la cement.
ner de surcoûts notables. mais il intéressera également les maîtres d'ouvrages et durée des mouvements? Un tremblement de terre
les autorités en charge de la construction. S'il se prête d'intensité moyenne dure par exemple 10–20 L’aléa sismique dépend fortement de la situation géo-
Les principes figurant dans ce document s’appliquent bien à l'étude personnelle, on peut également s’en secondes, ce qui est relativement court. Quelle est graphique comme le montre la carte annexée [GM98].
donc essentiellement aux nouvelles constructions. servir avec profit pour élaborer des exposés lors de l'amplitude maximale des mouvements? Lorsque Mais l’effet de site peut être encore plus important que
Cependant, il est bien clair qu’ils peuvent aussi être séminaires et de cours de perfectionnement ou pour survient un séisme de type «valaisan», de magnitude la position géographique d’un ouvrage. Les paramètres
mis à contribution pour expertiser et assainir le cas dispenser des cours dans les Hautes écoles. A cet effet, 6 comme celui qui a occasionné des dégâts dans la caractérisant les mouvements du sol pour un séisme
échéant les bâtiments existants. C’est pourquoi cer- des illustrations peuvent être obtenues auprès de région viègeoise en 1855, les amplitudes dans les de magnitude donnée et pour un site donné peuvent
tains exemples de mise en œuvre des principes sont l'éditeur sous forme numérique (CD). Tous les autres différentes directions du plan horizontal atteignent un diverger largement. Ils dépendent de nombreux
tirés d'ouvrages existants. droits, concernant notamment la reproduction des ordre de grandeur de 8 à 10, voire 12 centimètres. paramètres, comme la distance, la direction, la profon-
illustrations et du texte, restent réservés. Lorsque survient un séisme de type «bâlois», de magni- deur et le mécanisme de la zone de rupture de la
Les principes de base sont intentionnellement simples. tude 6.5 voire plus, comme celui qui a détruit une croûte terrestre (foyer), mais aussi des caractéristiques
Les calculs et le dimensionnement ne sont introduits grande partie de la ville de Bâle et de ses environs en locales du sol (épaisseur des couches, vitesse des ondes
que de manière marginale. Le lecteur a la possibilité 1356, les déplacements du sol peuvent atteindre 15–20 de cisaillement). En comparaison avec les
d’approfondir les points qui l’intéressent en consultant centimètres, voire plus. soubassements rocheux, les sols meubles peuvent
la littérature spécialisée (p. ex. [Ba 02]). amplifier les mouvements sismiques de manière
La formule des principes de base est née dans le cadre Qu'advient-il des bâtiments? Lorsque le sol oscille considérable. Quant à la réponse du bâti aux mouve-
de nombreux exposés que l'auteur a présentés entre rapidement, les fondations sont entraînées dans le mou- ments du sol, elle dépend de caractéristiques
1997 et 2000 et dont le contenu a été continuelle- vement, tandis que la partie supérieure tend, du fait de importantes propres aux ouvrages (fréquences propres,
ment approfondi et remanié. Chaque principe est son inertie, à rester là où elle se trouve. Ce phénomène type de structure porteuse, ductilité des éléments,
introduit par une figure schématique (synthèse du occasionne d'importantes vibrations et des phénomènes etc.).
principe), puis par un texte d'ordre général. Chaque similaires à la résonance entre l’ouvrage et le sol, d’où C’est pourquoi il convient de concevoir les construc-
principe est illustré par des photos de dégâts, des l’apparition de fortes sollicitations internes. tions de façon à couvrir des incertitudes et des
exemples positifs ou négatifs et des explications spéci- Il en résulte fréquemment des déformations plastiques variations considérables.
fiques. de la structure porteuse, qui peut subir d'impor-
tants dégâts et céder localement, voire s'effondrer
totalement dans le pire des cas.
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
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8. Objectifs Que se passe-t-il lors d'un tremblement de terre?
Le présent document offre un large aperçu de l’art de Les principes de base (PB) sont regroupés selon les Les tremblements de terre sont généralement Mouvements du sol au cours du temps
la conception parasismique des bâtiments. Il expose thèmes suivants: provoqués par des ondes sismiques naissant lors de «Séisme valaisan»
des principes de base à suivre pour réaliser des • collaboration, normes et coûts (PB 1 à PB 3); déplacements saccadés de la croûte terrestre dans une E/2
ouvrages aptes à résister aux tremblements de terre. • contreventements et déformations (PB 4 à PB20); zone de rupture (faille active). Des ondes de diverses
Ces principes régissent essentiellement • conception dans le plan horizontal (PB21 et PB 22); natures et vitesses parcourent différents chemins avant
• mise en œuvre des dispositifs constructifs (PB 23 à d’atteindre un site et de soumettre le sol à divers
• la conception et PB 27); mouvements.
• les dispositions constructives • fondations et sols (PB 28 à PB 31);
• éléments non-porteurs et installations (PB 32 à PB
pour
35). Que se passe-t-il lors d’un tremblement de terre?
• la structure porteuse et
E/1
• les éléments non porteurs Il va de soi que tous les principes ne revêtent pas la Temps (s)
même importance, que ce soit dans un contexte géné- Mouvements rapides du sol:
Prof. Hugo Bachmann EPF Zurich ibk
La conception et le choix des détails constructifs de la ral ou en relation avec un objet précis. Des compromis, Quelle durée?
structure porteuse (parois, colonnes, dalles) et des basés sur le jugement de l'ingénieur, peuvent être Quelle amplitude? Les effets d'un tremblement de terre sur un ouvrage
éléments non-porteurs (cloisons intérieures, éléments admis en fonction du danger encouru (zone de danger sont essentiellement déterminés par les variations
Réponse des ouvrages:
de façade) jouent un rôle déterminant dans la tenue sismique, caractéristiques locales des sols) et des parti- temporellles de trois paramètres décrivant les mouve-
– Fortes vibrations
des bâtiments (comportement avant la rupture) et leur cularités de l'ouvrage concerné. On respectera toujours – Fortes sollicitations ments du sol, soit son accélération (ag), sa vitesse (vg)
vulnérabilité face aux séismes (sensibilité à l'endomma- scrupuleusement les principes de base déterminants – Rupture locale et son déplacement (dg), avec leur contenu fréquentiel.
gement). En effet, aussi poussés soient-ils, les calculs pour la sécurité des personnes, notamment ceux qui – Effondrement En étudiant les mouvements occasionnés, dans une
d'ingénieur et le dimensionnement ne sont pas à ont trait aux contreventements. Seuls les principes direction horizontale donnée pour un tremblement de
même de compenser à posteriori les erreurs ou les essentiellement destinés à réduire les dégâts matériels Prof. Hugo Bachmann EPF Zurich ibk
terre de type «valaisan» généré artificiellement, on
défauts de conception au plan parasismique. Il est en peuvent par contre faire l'objet de concessions. relève par exemple que les fréquences dominantes de
outre impératif de concevoir les bâtiments selon les Le sol va et vient rapidement dans toutes les directions l'accélération sont notablement plus élevées que pour
règles parasismiques si l'on entend les doter d'une Ce document s'adresse d'abord aux professionnels de du plan horizontal, ainsi que dans le sens vertical, mais la vitesse et beaucoup plus élevées que pour le dépla-
bonne tenue aux tremblements de terre sans occasion- la construction, tels qu'ingénieurs civils et architectes, dans une mesure généralement moindre. Quelle est la cement.
ner de surcoûts notables. mais il intéressera également les maîtres d'ouvrages et durée des mouvements? Un tremblement de terre
les autorités en charge de la construction. S'il se prête d'intensité moyenne dure par exemple 10–20 L’aléa sismique dépend fortement de la situation géo-
Les principes figurant dans ce document s’appliquent bien à l'étude personnelle, on peut également s’en secondes, ce qui est relativement court. Quelle est graphique comme le montre la carte annexée [GM98].
donc essentiellement aux nouvelles constructions. servir avec profit pour élaborer des exposés lors de l'amplitude maximale des mouvements? Lorsque Mais l’effet de site peut être encore plus important que
Cependant, il est bien clair qu’ils peuvent aussi être séminaires et de cours de perfectionnement ou pour survient un séisme de type «valaisan», de magnitude la position géographique d’un ouvrage. Les paramètres
mis à contribution pour expertiser et assainir le cas dispenser des cours dans les Hautes écoles. A cet effet, 6 comme celui qui a occasionné des dégâts dans la caractérisant les mouvements du sol pour un séisme
échéant les bâtiments existants. C’est pourquoi cer- des illustrations peuvent être obtenues auprès de région viègeoise en 1855, les amplitudes dans les de magnitude donnée et pour un site donné peuvent
tains exemples de mise en œuvre des principes sont l'éditeur sous forme numérique (CD). Tous les autres différentes directions du plan horizontal atteignent un diverger largement. Ils dépendent de nombreux
tirés d'ouvrages existants. droits, concernant notamment la reproduction des ordre de grandeur de 8 à 10, voire 12 centimètres. paramètres, comme la distance, la direction, la profon-
illustrations et du texte, restent réservés. Lorsque survient un séisme de type «bâlois», de magni- deur et le mécanisme de la zone de rupture de la
Les principes de base sont intentionnellement simples. tude 6.5 voire plus, comme celui qui a détruit une croûte terrestre (foyer), mais aussi des caractéristiques
Les calculs et le dimensionnement ne sont introduits grande partie de la ville de Bâle et de ses environs en locales du sol (épaisseur des couches, vitesse des ondes
que de manière marginale. Le lecteur a la possibilité 1356, les déplacements du sol peuvent atteindre 15–20 de cisaillement). En comparaison avec les
d’approfondir les points qui l’intéressent en consultant centimètres, voire plus. soubassements rocheux, les sols meubles peuvent
la littérature spécialisée (p. ex. [Ba 02]). amplifier les mouvements sismiques de manière
La formule des principes de base est née dans le cadre Qu'advient-il des bâtiments? Lorsque le sol oscille considérable. Quant à la réponse du bâti aux mouve-
de nombreux exposés que l'auteur a présentés entre rapidement, les fondations sont entraînées dans le mou- ments du sol, elle dépend de caractéristiques
1997 et 2000 et dont le contenu a été continuelle- vement, tandis que la partie supérieure tend, du fait de importantes propres aux ouvrages (fréquences propres,
ment approfondi et remanié. Chaque principe est son inertie, à rester là où elle se trouve. Ce phénomène type de structure porteuse, ductilité des éléments,
introduit par une figure schématique (synthèse du occasionne d'importantes vibrations et des phénomènes etc.).
principe), puis par un texte d'ordre général. Chaque similaires à la résonance entre l’ouvrage et le sol, d’où C’est pourquoi il convient de concevoir les construc-
principe est illustré par des photos de dégâts, des l’apparition de fortes sollicitations internes. tions de façon à couvrir des incertitudes et des
exemples positifs ou négatifs et des explications spéci- Il en résulte fréquemment des déformations plastiques variations considérables.
fiques. de la structure porteuse, qui peut subir d'impor-
tants dégâts et céder localement, voire s'effondrer
totalement dans le pire des cas.
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
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9. Le plus important des risques naturels tion des catastrophes [D0150]. Les assureurs effectuent tion industrielle, les coûts consécutifs aux décès et aux Des mesures insuffisantes
des analyses de type «que se passerait-il si» pour blessures, ainsi que les atteintes à l'environnement. Il
En Suisse comme ailleurs, le risque sismique a long- estimer ce qu'il adviendrait si certains tremblements de en résulterait pour le tremblement de terre de Bâle une Qu'en est-il des mesures de protection contre les dangers
temps été sous-estimé, et dans une large mesure terre historiques se reproduisaient en Suisse, ce qui est facture globale plusieurs fois plus élevée que le budget naturels? Les pouvoirs publics y consacrent chaque
ignoré. On a pris conscience récemment que des possible à tout moment. Ils prévoient que le séisme de annuel de la Confédération helvétique (env. 50 année envrion 600 millions de francs suisses.
séismes catastrophiques peuvent également affecter Viège (1855) occasionnerait aujourd'hui des dégâts milliards de francs suisses en 2001). Le graphique sectoriel de droite dans la figure indique
notre pays. aux bâtiments de l'ordre de 10 milliards de francs la répartition de cette somme selon les principaux
suisses. Le tremblement de terre de Bâle (1356), qui L'étude Katanos, effectuée en 1995 par l'Office fédéral phénomènes naturels. On y relève que les mesures de
Les séismes de forte magnitude comme ceux qui ont correspond statistiquement à une période de retour de de la protection civile qui s'occupe de la prévention protection contre les tremblements de terre bénéficient
occasionné de gros dégâts à Izmit (Turquie, 1999), durée moyenne (500-1000 ans), provoquerait actuelle- des catastrophes, conclut à des dommages d'une de montants plus que modestes. La disproportion est
Kobe (Japon, 1995) ou Northridge (Californie, 1994) ment des dégâts aux bâtiments pouvant atteindre 50 gravité similaire. Le graphique sectoriel de gauche dans flagrante si l'on se réfère au risque qu'ils occasionnent.
illustrent les effets du «tremblement de terre milliards de francs suisses. Si les pertes humaines n'ont la figure indique le poids relatif des principaux phéno- Le déficit de prévention en la matière correspond à
maximum» auquel on peut s'attendre en Suisse. Si leur pas été estimées explicitement, on doit s'attendre à mènes par rapport à l'ensemble des risques naturels la perception que l'on a du phénomène. Il s'écoule peu
probabilité d'occurrence est relativement faible, ils n'en plusieurs centaines ou peut-être même plusieurs menaçant la Suisse (non compris le risque inhérent à la de temps entre deux inondations, hivers catastro-
sont pas moins possibles. Le tremblement de terre de milliers de morts et jusqu'à dix fois plus de blessés. classe d’endommagement 5 selon [D0150]). Il com- phiques au plan des avalanches ou grosses tempêtes,
Bâle (1356) relève de cette catégorie. L'expérience enseigne en outre qu'il faut multiplier les prend notamment les risques imputables aux inonda- c'est pourquoi on reste conscient de ces dangers et on
dégâts aux bâtiments par un facteur 2 à 3 pour évaluer tions, aux orages, aux tempêtes, aux avalanches, etc., prend depuis longtemps des mesures de protection.
Au cours des dernières années, l'ampleur des l'ensemble des dommages affectant le contenu des ainsi qu'aux séismes. On relèvera que ce dernier est du En revanche, comme chaque génération ne subit pas
dommages auxquels il faut s'attendre si un séisme bâtiments, les ouvrages destinés aux transports, aux même ordre de grandeur, si ce n'est plus important, un gros tremblement de terre, la majorité de la
catastrophique survient en Suisse a fait l'objet d'études communications, à l'approvisionnement et à l'évacua- que le risque inhérent à l’ensemble des autres phéno- population n’est pas consciente des dégâts qu'il est
poussées sous l'angle de l'assurance et de la préven- tion, les pertes inhérentes à l'interruption de la produc- mènes naturels. susceptible d'occasionner en Suisse. Mais lorsqu'il
survient, il a des effets dévastateurs. Les pertes en vies
humaines et les dégâts matériels peuvent s'avérer
Le risque sismique ne cesse supérieurs de plusieurs ordres de grandeur aux
d'augmenter dommages occasionnés, notamment, par les inonda-
tions ou les avalanches.
Risques liés aux différents Dépenses publiques pour S'agissant des ouvrages, le risque sismique est égal au
phénomènes naturels les mesures de protection produit de l’aléa (intensité/probabilité d'occurrence de
l'événement, conditions locales de site) par la valeur Il est urgent d'agir
des biens menacés et la vulnérabilité du tissu bâti. Or
E/3 le parc d'ouvrages s'accroît constamment et maintes Les considérations qui précèdent le démontrent sans
600 millions de CHF/an. nouvelles constructions sont très – si ce n’est trop – ambiguïté: la Suisse souffre d'un gros déficit en
vulnérables aux séismes. La cause réside notamment matière de prévention sismique par des mesures à la
Sécheresse dans le respect lacunaire d'importants principes de la construction. Il est urgent d'agir pour rattraper
Vagues Autres dangers naturels, conception parasismique ou même de dispositions
séismes compris
l'important retard accumulé [D0150]. Les nouveaux
de chaleur relatives aux tremblements de terre figurant dans les ouvrages doivent être conçus de manière à résister
Séismes
Incendies Incendies, tempêtes, normes, fût-ce par ignorance, par commodité ou par aux séismes dans une mesure raisonnable, pour éviter
de forêt parasites, négligence. Il en résulte que le risque sismique ne que l'on ajoute constamment de nouvelles construc-
etc. (en forêt) cesse de croître inutilement. tions sismiquement vulnérables au bâti qui l’est déjà.
Vagues
de froid La présente publication souhaite contribuer à diffuser
Glissements les connaissances fondamentales nécessaires à cet
de terrain Inondations effet.
Avalanches
Inondations
Tempêtes
Avalanches
Orages
Prof. Hugo Bachmann ibk – EPF Zurich
Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités Principes de base à l’attention des ingénieurs, architectes, maîtres d’ouvrages et autorités
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10. Le plus important des risques naturels tion des catastrophes [D0150]. Les assureurs effectuent tion industrielle, les coûts consécutifs aux décès et aux Des mesures insuffisantes
des analyses de type «que se passerait-il si» pour blessures, ainsi que les atteintes à l'environnement. Il
En Suisse comme ailleurs, le risque sismique a long- estimer ce qu'il adviendrait si certains tremblements de en résulterait pour le tremblement de terre de Bâle une Qu'en est-il des mesures de protection contre les dangers
temps été sous-estimé, et dans une large mesure terre historiques se reproduisaient en Suisse, ce qui est facture globale plusieurs fois plus élevée que le budget naturels? Les pouvoirs publics y consacrent chaque
ignoré. On a pris conscience récemment que des possible à tout moment. Ils prévoient que le séisme de annuel de la Confédération helvétique (env. 50 année envrion 600 millions de francs suisses.
séismes catastrophiques peuvent également affecter Viège (1855) occasionnerait aujourd'hui des dégâts milliards de francs suisses en 2001). Le graphique sectoriel de droite dans la figure indique
notre pays. aux bâtiments de l'ordre de 10 milliards de francs la répartition de cette somme selon les principaux
suisses. Le tremblement de terre de Bâle (1356), qui L'étude Katanos, effectuée en 1995 par l'Office fédéral phénomènes naturels. On y relève que les mesures de
Les séismes de forte magnitude comme ceux qui ont correspond statistiquement à une période de retour de de la protection civile qui s'occupe de la prévention protection contre les tremblements de terre bénéficient
occasionné de gros dégâts à Izmit (Turquie, 1999), durée moyenne (500-1000 ans), provoquerait actuelle- des catastrophes, conclut à des dommages d'une de montants plus que modestes. La disproportion est
Kobe (Japon, 1995) ou Northridge (Californie, 1994) ment des dégâts aux bâtiments pouvant atteindre 50 gravité similaire. Le graphique sectoriel de gauche dans flagrante si l'on se réfère au risque qu'ils occasionnent.
illustrent les effets du «tremblement de terre milliards de francs suisses. Si les pertes humaines n'ont la figure indique le poids relatif des principaux phéno- Le déficit de prévention en la matière correspond à
maximum» auquel on peut s'attendre en Suisse. Si leur pas été estimées explicitement, on doit s'attendre à mènes par rapport à l'ensemble des risques naturels la perception que l'on a du phénomène. Il s'écoule peu
probabilité d'occurrence est relativement faible, ils n'en plusieurs centaines ou peut-être même plusieurs menaçant la Suisse (non compris le risque inhérent à la de temps entre deux inondations, hivers catastro-
sont pas moins possibles. Le tremblement de terre de milliers de morts et jusqu'à dix fois plus de blessés. classe d’endommagement 5 selon [D0150]). Il com- phiques au plan des avalanches ou grosses tempêtes,
Bâle (1356) relève de cette catégorie. L'expérience enseigne en outre qu'il faut multiplier les prend notamment les risques imputables aux inonda- c'est pourquoi on reste conscient de ces dangers et on
dégâts aux bâtiments par un facteur 2 à 3 pour évaluer tions, aux orages, aux tempêtes, aux avalanches, etc., prend depuis longtemps des mesures de protection.
Au cours des dernières années, l'ampleur des l'ensemble des dommages affectant le contenu des ainsi qu'aux séismes. On relèvera que ce dernier est du En revanche, comme chaque génération ne subit pas
dommages auxquels il faut s'attendre si un séisme bâtiments, les ouvrages destinés aux transports, aux même ordre de grandeur, si ce n'est plus important, un gros tremblement de terre, la majorité de la
catastrophique survient en Suisse a fait l'objet d'études communications, à l'approvisionnement et à l'évacua- que le risque inhérent à l’ensemble des autres phéno- population n’est pas consciente des dégâts qu'il est
poussées sous l'angle de l'assurance et de la préven- tion, les pertes inhérentes à l'interruption de la produc- mènes naturels. susceptible d'occasionner en Suisse. Mais lorsqu'il
survient, il a des effets dévastateurs. Les pertes en vies
humaines et les dégâts matériels peuvent s'avérer
Le risque sismique ne cesse supérieurs de plusieurs ordres de grandeur aux
d'augmenter dommages occasionnés, notamment, par les inonda-
tions ou les avalanches.
Risques liés aux différents Dépenses publiques pour S'agissant des ouvrages, le risque sismique est égal au
phénomènes naturels les mesures de protection produit de l’aléa (intensité/probabilité d'occurrence de
l'événement, conditions locales de site) par la valeur Il est urgent d'agir
des biens menacés et la vulnérabilité du tissu bâti. Or
E/3 le parc d'ouvrages s'accroît constamment et maintes Les considérations qui précèdent le démontrent sans
600 millions de CHF/an. nouvelles constructions sont très – si ce n’est trop – ambiguïté: la Suisse souffre d'un gros déficit en
vulnérables aux séismes. La cause réside notamment matière de prévention sismique par des mesures à la
Sécheresse dans le respect lacunaire d'importants principes de la construction. Il est urgent d'agir pour rattraper
Vagues Autres dangers naturels, conception parasismique ou même de dispositions
séismes compris
l'important retard accumulé [D0150]. Les nouveaux
de chaleur relatives aux tremblements de terre figurant dans les ouvrages doivent être conçus de manière à résister
Séismes
Incendies Incendies, tempêtes, normes, fût-ce par ignorance, par commodité ou par aux séismes dans une mesure raisonnable, pour éviter
de forêt parasites, négligence. Il en résulte que le risque sismique ne que l'on ajoute constamment de nouvelles construc-
etc. (en forêt) cesse de croître inutilement. tions sismiquement vulnérables au bâti qui l’est déjà.
Vagues
de froid La présente publication souhaite contribuer à diffuser
Glissements les connaissances fondamentales nécessaires à cet
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Avalanches
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Tempêtes
Avalanches
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11. PB 1 L'architecte et l'ingénieur civil collaborent PB 2 Respecter les dispositions parasismiques des normes!
d’emblée!
très vulnérables, qui présentent des risques élevés de
Principes de base pour concevoir des bâtiments parasismiques Principes de base pour concevoir des bâtiments parasismiques Principes de base pour concevoir des bâtiments parasismiques
dommages au premier tremblement de terre d’intensi-
1
Faux:
1/2
2 té modérée. Pourtant, l'étude des constructions
«Conception en série» Jusqu'à SIA 160 (1989) existantes (p. ex. [La 02]) a montré que le respect des
Maître de l'ouvrage présent: normes permettait de réduire de façon décisive et sans
1. Architecte: conception de 1. Structure porteuse pour
Architecte
la structure porteuse et des les charges verticales Désormais: Swisscodes surcoût notable la vulnérabilité des ouvrages aux
Ingénieur civil éléments non-porteurs 2. Eléments non-porteurs
2. Ingénieur: dimensionnement… 3. Structure porteuse
SIA 260 Principes SIA 264 Construction séismes et surtout d'améliorer dans une large mesure
SIA 261 Actions composite
parasismique SIA 262 Construction SIA 265 Construction leur résistance à l'effondrement.
Plus efficace et meilleur marché: en béton en bois
SIA 263 Construction SIA 266 Maçonnerie
L’architecte et l’ingénieur civil «Conception commune» en acier SIA 267 Géotechnique
L'ignorance ou le non-respect, fût-il partiel, des
collaborent d’emblée! • L’architecte et l’ingénieur • «Structure porteuse Respecter les dispositions dispositions parasismiques figurant dans les normes de
élaborent ensemble le projet polyvalente» et éléments
non-porteurs
parasismiques des normes! construction est de nature à occasionner une dépré-
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ciation de l'ouvrage [Sc 00]. La moins-value peut
notamment comprendre les coûts nécessaires à son
assainissement, moins les coûts qu'il aurait de toute
Lorsqu'il s'agit de concevoir un bâtiment, de nombreux essentiellement de l'esthétique du bâtiment et de ses C'est en 1970 qu'ont paru, dans la norme SIA 160, les façon fallu consentir pour que la construction ou la
maîtres d'ouvrages et architectes croient encore à tort fonctions, tandis que l'ingénieur conçoit au meilleur prix premières dispositions parasismiques en Suisse. Elles transformation réponde aux normes parasismiques.
qu'il suffit d'associer l'ingénieur civil à la fin du proces- une structure porteuse sûre et efficace. C'est pourquoi s'avèrent cependant obsolètes au vu des connaissances Les concepteurs peuvent être appelés à assumer les
sus, en lui confiant le mandat consistant à «calculer» la la collaboration entre l'architecte et l'ingénieur actuelles. En 1989, des dispositions appropriées traitant coûts de l'assainissement, sans préjuger de la res-
structure porteuse pour résister aux séismes. Or cette doit commencer dès les premiers coups de crayon! des principes et des mesures propres à assurer la sécu- ponsabilité qu'ils endossent, avec les propriétaires, si
démarche doit être qualifiée de mauvaise. Elle peut avoir La démarche «en série» est notoirement mauvaise et rité parasismique des ouvrages ont été introduites dans des personnes sont tuées ou blessées à l'occasion d'un
de graves conséquences et occasionner des surcoûts inefficace. Il n'est pas du tout pertinent que l'architecte l'article 4.19 de la nouvelle version de la norme SIA tremblement de terre, ou qu'il en résulte des dégâts
importants. En effet, aussi poussés soient-ils, les calculs attende d'avoir élaboré un projet de structure porteuse 160. Elles soumettent la conception et la construction matériels. L'assainissement parasismique coûte en
et le dimensionnement ne sont pas à même de compen- et choisi les cloisons intérieures non-porteuses et les de tous les nouveaux ouvrages bâtis en Suisse à général plusieurs fois le prix qu'il aurait fallu payer
ser à posteriori les défauts de conception de la structure éléments de façade, avant de s'adresser à l'ingénieur certaines exigences et requièrent quelques vérifications pour que la nouvelle construction ait d'emblée une
porteuse et les erreurs dans le choix des éléments pour lui confier le calcul et le dimensionnement de la numériques simples (notamment selon la méthode des tenue au séisme appropriée. Il implique en outre des
non-porteurs, notamment des cloisons intérieures et des structure porteuse. Il est tout aussi faux de commencer forces de remplacement), en fonction du niveau de désagréments pouvant aller jusqu'au déménagement et
éléments de façade. par concevoir la structure porteuse en fonction des l’aléa (zone sismique et sol de fondation) et de l'impor- à l'impossibilité temporaire d'utiliser l'ouvrage. Quant à
seules charges verticales, puis de choisir les cloisons tance de l'ouvrage pour la population (classe d'ou- la détermination des parts de responsabilité de
intérieures non-porteuses et les éléments de façade et vrages). Ces normes et d’autres dispositions relatives l'architecte et de l'ingénieur, elle peut requérir des
Principes de base pour la conception parasismique des bâtiments enfin de compléter la structure pour qu'elle résiste aux aux structures porteuses seront bientôt remplacées par procédures judiciaires longues et onéreuses. Le maître
actions sismiques. Il en résulte souvent un «bricolage» les Swisscodes, qui représentent une évolution des de l'ouvrage, l'architecte, l'ingénieur et les autorités ont
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onéreux et insatisfaisant. anciennes normes SIA et concrétisent les principes donc intérêt à ce que tous les nouveaux bâtiments
préconisés par les normes européennes (Eurocodes). respectent strictement les dispositions parasismiques des
Aussi poussés soient-ils, les calculs et le dimensionnement ne sont
pas à même de compenser à posteriori les défauts de Il est beaucoup plus judicieux et plus avantageux de Dans les Swisscodes, les dispositions parasismiques normes et à ce que les vérifications et les procès-verbaux
conception de la structure porteuse et des éléments non-porteurs! travailler de concert. L'architecte et l'ingénieur prennent sont intégrées – à l'exception de la description des de contrôle figurent dans le dossier de construction.
en compte les souhaits esthétiques et les impératifs actions sismiques – dans les prescriptions relatives aux
fonctionnels pour élaborer ensemble une structure por- différents modes de construction. Elles sont donc
L’architecte et l’ingénieur civil collaborent teuse «polyvalente» (adaptée aux charges verticales et placées là où elles sont le plus utiles. Les nouvelles
dès les premiers coups de crayon!
aux actions sismiques), sûre, efficace et bon marché. dispositions accentueront encore les exigences relatives
Puis ils choisissent ensemble des cloisons intérieures et à la sécurité parasismique des ouvrages, surtout pour
des éléments de façade dont la déformabilité soit les structures porteuses non-ductiles.
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compatible avec la structure porteuse. Comme c’est la
démarche qui fournit les meilleurs résultats, le maître de Malheureusement, il arrive encore souvent que les
Il est impératif que l'architecte et l'ingénieur collaborent l'ouvrage est également très intéressé à ce qu’un esprit dispositions parasismiques figurant dans les normes de
étroitement dès la première étape de tout projet de de confiance mutuelle et de collaboration étroite règne construction ne soient pas respectées, fût-ce par
bâtiment, pour en assurer le bon déroulement, garantir entre l’architecte et l’ingénieur. Le moment opportun ignorance, par indifférence, par commodité ou par
la sécurité de l'ouvrage, limiter sa vulnérabilité et main- pour l’instaurer n’est pas l’étape des derniers calculs et négligence. Les constructions ne sont soumises, de la
tenir les coûts dans des limites raisonnables. Ce faisant, des plans de détail, mais la phase où sont opérés les part des autorités, à aucune condition contraignante,
les deux partenaires regroupent des compétences aussi choix cruciaux vis-à-vis de la tenue au séisme et de la assortie de contrôles, qui relève de la police des
différentes qu'indispensables. L'architecte s'occupe vulnérabilité de l’ouvrage, soit au tout début du projet. constructions. On continue à construire des ouvrages
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