Construction parasismique

Tokyo qui n'a que peu souffert du violent séisme de 2011 est entièrement bâtie selon des normes parasismiques strictes et de toute évidence efficaces

Du fait de sa situation géographique, le Japon est incontestablement le pays le plus à la pointe sur la question du génie parasismique. Conscients depuis longtemps des risques, les Japonais ont depuis des millénaires élaboré des normes de constructions parasismiques (que l'on peut retrouver dans les anciens sanctuaires shinto). Les techniques modernes furent ensuite mises au point et introduites après le séisme de 1923 de Kantō[6]. Cependant, le séisme de Kōbe en 1995 appela les ingénieurs à davantage accentuer les progrès effectués dans ce domaine. C'est ainsi qu'au fil du temps les constructions japonaises sont devenues les plus sûres au monde.

Lors du séisme du 11 mars 2011 dans la région du Tōhoku, le génie parasismique japonais fait ses preuves : aucun bâtiment ne s'effondre alors même que la magnitude est de 9 sur l'Échelle de magnitude du moment. Certes des ponts sont tombés, des routes se sont ouvertes en deux, des incendies se sont propagés et les intérieurs ont été saccagés par la violence du séisme, mais tous les bâtiments restèrent debout[7], tel le roseau qui plie mais ne rompt pas car même les plus hauts buildings qui tanguèrent longuement (justement dû à la norme d'isolement bas), ou encore la Tokyo Sky Tree d'une hauteur de 634 mètres, ne subirent aucun dommage.

Les risques sismiques sont tels au Japon qu'outre la conception des bâtiments, leur aménagement est aussi entièrement pensé pour résister aux séismes (pas d'armoire ou de cadre dans une chambre à coucher, etc.). Par ailleurs, les moyens de locomotion sont eux aussi conçus pour éviter tout désastre, comme le shinkansen (train à grande vitesse japonais) qui dès les moindres secousses ressenties sur les rails arrête automatiquement ses moteurs. À titre d'exemple, lors du séisme du 11 mars 2011, aucun des shinkansen en service à 300 km/h n'a déraillé.

L'Eurocode 8 est consacré à la « Conception et dimensionnement des structures pour leur résistance aux séismes »[8], et est thématiquement décliné, avec par exemple :

• « règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments » (EN 1998-1)
• « évaluation et renforcement des bâtiments » (EN 1998-3)
• « silos, réservoirs et canalisations » (EN 1998-4)
• « fondations, ouvrages de soutènement et aspects géotechniques » (EN 1998-5)
• « tours, mâts et cheminées » (EN 1998-6).

Il vise à ce que les bâtiments et d'ouvrages de génie civil en zone sismique ne mettent pas en danger les vies humaines, limitent les dommages matériels, et à ce que les structures importantes pour la protection civile restent opérationnelles.

En France où une réglementation parasismique existe depuis 1969, des lois, décrets, arrêtés et circulaires forment la réglementation relative à la prévention du risque sismique. La règlementation a toujours porté sur les bâtiments neufs. Notamment mise à jour en 1982 puis en 1991, elle devrait évoluer à la suite du séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku et avec le droit européen.

En mai 1988, M. Jacques Tanzi, ingénieur général des Ponts, a été chargé de constituer et d'animer un groupe d'étude et de proposition pour élaborer des projets de textes réglementaires, décrets et arrêtés, en application de la loi[9], sans traduction juridique encore en 2010[10]. Le sujet semble avoir été peu traité en France, sauf incomplètement, par une thèse de doctorat ayant traité ce sujet[11] ainsi que par l'AFPS[12] et quelques colloques franco-suisse [9], ou franco-italiens[13]. Certains bâtiments peuvent être considérés comme prioritaires, dont les hôpitaux quand ils sont anciens, car ils seront très mobilisés en cas de crise sismique[14].

Depuis les années 1990, dans le cadre de la Décennie Internationale de la Prévention des Catastrophes Naturelles (DIPCN, promue par l'ONU), des calculs du taux annuel de dépassement d’une intensité (ou d’une accélération) ont été faits pour certains sites à risque et pour une période de retour donnée, avec le projet GSHAP (Global Seismic Hazard Assessment Program), aboutissant à des cartes informative plus fines de l'aléa sismique dans le monde.

La paléosismicité montre en France et autour de ce pays une occurrence de séismes majeurs avec un temps de retour supérieur à la période historique, mais qui pourraient être destructeurs. Le dimensionnement et/ou confortement parasismique de certaines constructions à risque (barrages, installations nucléaires…) devrait en tenir compte[15].

En 2001, une base de données du BRGM (www.neopal.net [16]) sur les indices de déformations néotectoniques et de paléoséismes localisés en France métropolitaine et aux Antilles est ouverte au public. Un Comité de pilotage rassemble le BRGM, EDF, l'IRSN, le Laboratoire de Détection et de Géophysique du CEA, l’Université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI) et le CEREGE. La prévision, autrefois surtout déterministe, évolue en intégrant des études également probabilistes qui ont conduit à réviser la révision du zonage d'aléa (en intégrant aussi de probables rééquilibrages eustatiques liés à la fonte des glaces du pôle nord qui allègent la masse reposant sur le socle rocheux, qui tend alors à remonter. L'ANR a financé (via un appel à projet d'environ 4,2 M€[17]) en 2005 le programme CATEL (« Catastrophes telluriques et tsunami »), puis en 2008 un programme « RiskNat ». L'institut de physique du globe de Paris[18] est un des acteurs impliqués dans l'avancée des connaissances nécessaires à l'amélioration du génie parasismique.

En mai 2011 la réglementation évolue pour se mettre en phase avec l'Eurocode 8 qui modifiera la manière de construire (de la Conception à la mise en œuvre en passant par l'implantation, la certification), impliquant tous les professionnels du bâtiment. Tout bâtiments dont le permis de construire a été déposé à partir du 1^er mai 2011 est concerné. Une période transitoire est prévue par le législateur durant laquelle l'ancienne réglementation reste active (jusqu'au 31 octobre 2012 en France, puis repoussé au 1^er janvier 2014) ; Les valeurs d'accélération à prendre en compte sont changées au 1^er mai 2011, mais les règles parasismiques antérieures (PS92 2004) restent valables pour les constructions de catégorie II, III ou IV ayant fait l'objet d'une demande de permis de construire, d'une déclaration préalable ou d'une autorisation de début de travaux[19].

• une étude géotechnique devient obligatoire pour évaluer les caractéristiques du terrain en termes de possibles amplifications d'un mouvement sismique ;
• une protection est à prévoir contre les risques d'éboulements et de glissements de terrain provoqués par un séisme, en lien avec le plan de prévention des risques (PPR) sismique de la commune ;
• les bords de falaise, pieds de crête et pentes instables ne doivent pas être construits ;
• le risque de liquéfaction du sol est à prendre en compte (il implique des constructions rigides et massives alors que des bâtiments plus élancés peuvent être construits sur sols stables et durs.

4 principes de conception prévalent[19] :

1. les formes simples et compactes sont préférables, en limitant les décrochements (en plan ou en élévation) et en fractionnant l'ouvrage en sous-ensembles homogènes par des joints parasismiques continus.
2. limiter les effets et risques de torsion, en équilibrant la distribution des masses et des raideurs (murs, poteaux, voiles...).
3. la reprise des efforts sismiques se fait par contreventement horizontal et vertical de la structure, en superposant ces contreventements et en créant des « diaphragmes rigides » à chaque niveau.

Pour les bâtiments existants à protéger (monuments, centrales nucléaires ....) des essais ont été réalisés à Grenoble : un maillage de forages dans le sol, le centre se trouverait protégé des ondes sismiques^{[réf. nécessaire]}[20]

Après le tremblement de terre de 1983, les sismologues belges ont été dotés de moyens supplémentaires pour affiner les évaluations de risque.

Pour les nouvelles constructions, le dimensionnement parasismique est réglé dans les normes sur les structures porteuses SIA 260 à 267 de la société suisse des ingénieurs et architectes (SIA). La norme suisse SIA 469 (1997) préconise qu'une vérification de la sécurité sismique d'un ouvrage existant soit réalisée lors de travaux de modification, de transformation ou de remise en état significatifs, lors d'un changement d'affectation ou lorsque l'observation fait présumer une sécurité insuffisante. Lors de l'apparition des nouvelles normes de structures porteuses SIA 261 à 267 en 2003, les hypothèses sur les efforts sismiques ont été revues à la hausse à la lumière de nouvelles connaissances sur l'aléa. Le besoin d'éviter des coûts de confortement parasismique disproportionnés et de fournir des méthodes fiables d'évaluation de la sécurité parasismique des ouvrages existants s'est fait immédiatement ressentir. Un groupe de travail de la SIA, partiellement financé par l'Office fédéral de l'environnement (OFEV), publia en 2004 le cahier technique SIA 2018 « Vérification de la sécurité parasismique des bâtiments existants » qui sert dès lors de document de référence pour l'appréciation de la sécurité parasismique de bâtiments existants ainsi que pour l'évaluation de la proportionnalité d'éventuelles mesures de confortement[21]. En 2017, le cahier technique SIA 2018 a été remplacé par la norme SIA 269/8 "Maintien des structures porteuses - Séismes". Cette nouvelle norme conserve les principes de base du cahier technique SIA 2018, mais a un champ d'application qui s'étend à toutes les structures porteuses. Elle introduit également de nouvelles méthodes pour quantifier la réduction du risque par la mise en place de mesures d'amélioration de la sécurité sismique.

• Earthquake Performance Evaluation Tool Online
• Blog sur l'architecture parasismique
• Formation spécialisée en construction parasismique pour les architectes et ingénieurs
• Vibration control videos
• Société suisse de génie parasismique et de dynamique des structures (SGEB)
• « Construction parasismique » sur le site de l'Office fédéral de l'environnement
  • « Conception parasismique des bâtiments — Principes de base à l'attention des ingénieurs, architectes, maîtres d'ouvrage et autorités »
  • « Confortement parasismique de constructions — Stratégie et recueil d’exemples en Suisse »
• Règles de construction parasismique : plus de 21 000 communes concernées depuis le 1^er mai 2011

• AEE (1996) - International Association for Earthquake Engineering. Guidelines for earthquake resistant non - engineered construction. Revi sed edition of “Basic concepts of seismic codes” (vol. I, part 2, 1980), Tokyo.
• AFPS (2001) - Guide CP - MI Antilles : Construction parasismique des maisons individuelles aux Antilles, Recommandations AFPS tome IV, Ministère de l’environnement et de l’équipement, Paris. AFPS (2002) - Guide AFPS : Conception parasismique des bâtiments, Paris. ISBN 2 - 911709 - 13 - 6
• Ahorner L. (1983), Historical seismicity and present - day microearthquake activity of the Rhenish Massif, Central Europe. In “Plateau Uplift”, ed. by Fuchs and al., Springer - Verlag, Heidelberg, 198 - 221
• Aki K. and Richards P. G. (1980) – Quantitative seismology. Theory and methods. Vol I, W. H. Freeman and Company
• Boore D. (1996) - SMSIM - Fortran programs for simulating ground motions from earthquakes : version 1.0, U.S. Geological Survey. Open - File Report . 96 - 80 - A , 73 pp.
• Boore D. and Joyner W. (1997) - Site Amplifications for generic rock sites, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 87 (2) 327 - 341.
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