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Accueil du site > Tribune Libre > Génie civil : l’habitation en zone sismique

Génie civil : l’habitation en zone sismique

Selon le BRGM et le CNRS, le foyer du tremblement de terre proche du Teil survenu le 11 novembre 2019 à 11h 52 qui a endommagé 600 habitations (classe B), serait situé « entre 1 et 3,5 kilomètres » sous la croûte terrestre. La Cellule post-sismique de s'interroger, les tremblements de terre en France se situent généralement entre 5 et 20 kilomètres, il est inhabituel de retrouver des failles visibles en surface pour un séisme de cette intensité accompagné d'un très faible nombre de répliques ! Selon certains sismologues : « La présence de la carrière de calcaire en activité située au-dessus de la faille supposée avoir rompu pourrait avoir contribué au déclenchement du séisme. (...) Les matériaux exploités depuis plus d'un siècle ont créé un allègement de la roche et provoqué un mouvement d'isostasie : sous la poussée verticale des roches en profondeur, le bloc allégé est remonté de quelques cm brusquement et a provoqué au moment de son mouvement ce séisme de magnitude 5,4 - 5,6 ».

Le Réseau National de Surveillance Sismique comptabilise environ 1.300 tremblements de terre en France, et une quinzaine d'une magnitude supérieure à 5. Le séisme le plus fort enregistré en 1909 à Lambesc avait une magnitude de 6.2. La magnitude représente la quantité d'énergie libérée, tandis que l'intensité est liée à l'effet des secousses en un endroit donné. L'aléa sismique reste en l'état actuel de nos connaissances imprévisible, si on peut le prévenir on ne peut le prévoir. Les secteurs sismiques sont définis en fonction de la géologie, de la fréquence de résonance du sol et des types de bâtiments (classe A à D). Le classement du zonage sismique national est basé sur le recensement des aléas régionaux survenus au cours des 475 dernières années pour les constructions « ordinaires », et sur le séisme le plus fort survenu sur mille ans auquel on ajoute un demi degré (échelle ouverte de Richter) pour les sites sensibles (classe D).

Les tremblements de terre sont souvent localisés au voisinage des plaques tectoniques et des failles. « un tremblement de terre se traduit par une vibration du sol due à une accumulation d'énergie qui se libère en créant, ou en faisant rejouer des failles intraplaques. Après la secousse principale, des répliques peuvent survenir correspondant à de petits réajustements des blocs au voisinage de la faille ». Tous les tremblements de terre sont différents et leurs effets diffèrent d'un lieu à un autre, et ce, pour une même construction. La rupture dans le sous-sol peut aller de quelques centaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres, et la faille être superficielle ou profonde.

Lorsque l'onde sismique primaire rencontre le sous-sol d'un bâtiment, elle y subit une accélération responsable de la déformation du bâti vertical, et l'onde secondaire le bâti horizontal. Chaque fois qu'un corps entre en mouvement il est soumis à une force. Tout mouvement est le résultat d'un travail, traction ou poussée, (les jeunes désœuvrés qui poussent le mur de leur cité n'accomplissent aucun travail, le mur n'a pas bougé ;-)). Un phénomène de résonance peut amplifier dangereusement les oscillations. Le mouvement d'un pendule vient de ce que l'énergie qu'il renferme change progressivement de cinétique à potentielle. Au points extrêmes où le pendule s'arrête, son énergie cinétique est nulle et son énergie potentielle est maximale, il ne se déplace plus mais s'apprête à revenir (l'effort pour pousser une balançoire nécessite moins d'énergie si la poussée accompagne le mouvement). Les périodes d'oscillations sont propres à chaque construction et dépendent de sa forme et de ses dimensions. Les forces d'inertie (résilience) tendent à ramener les superstructures à leur point d'origine (comme le passager d'un bus subissant une décélération qui revient à sa position de sustentation). La vitesse de déformation du sol se mesure en m/s2, et la force d'inertie correspond à la masse de la structure par l'accélération subit. Les secousses verticales ébranlent tout terrain instable et sont susceptibles d'entraîner un glissement de terrain ou une chute de pierres. Les terrains aqueux peuvent se « liquéfier » et perdre de leur cohésion (principe des sables mouvants). Une onde sismique emprisonnée entre deux reliefs (vallée, talweg, etc.) ou une couche de terrain meuble et le bed-roc peut voir son action amplifiée.

Une construction requiert une assise stable, le type et les dimensions des fondations doivent être adaptés aux aléas (profondeur hors gel, risque de sécheresse, sismique), ce qui est rarement le cas pour les constructions anciennes, et aucune construction ne devrait être bâtie à proximité d'une zone de faille ou d'anciennes mines ou carrières. Il n'existe pas de fondations standard, les fondations servent d'interface et amortissent les forces inertielles et les ébranlements de la structure. L'étude de sol (portance, homogénéité, pente, humidité) détermine la technique à retenir : poteaux-poutres, murs porteurs (les semelles isolées supportent la charge des poteaux, parfois reliés (chaînés) entre eux pour améliorer la stabilité horizontale du bâtiment, ou filantes réalisée en continu sur tout le périmètre de la construction qui sert de chaînage horizontal) pour les terrains offrant une bonne portance. Radier et renforts de ferraillage au dessous des porteurs pour un sol moyen homogène et fondations profondes (pieux), consolidation des sols (injection de mortier, compactage) en terrain hétérogène ou à portance médiocre. Si deux constructions voisines n'ont pas la même charge ou reposent sur un sol hétérogène, elles interagissent différemment avec le sol, leurs semelles doivent être liaisonnées et un joint (6 cm) entre les fondations s'impose.

Les murs ont pour fonction de supporter les planchers et les ouvertures en transmettant au sol leurs propres poids et de contribuer à la répartition des charges qu'ils supportent. Les murs porteurs sont alignés dans le plan vertical et horizontal afin qu'ils se superposent, et l'alignement vertical des fenêtres améliore la " descente de charge " jusqu'aux fondations. Le linteau placé au dessus des ouvertures reporte les charges vers les parties pleines. Comme les efforts mécaniques sont moindre dans les étages supérieurs, l'épaisseur des murs peut être inférieure dans les parties hautes (surtout par souci d'économies). A noter que la tenue d'un mur dépend de son élancement (hauteur / épaisseur) et des matériaux employés et de leur assemblage. Les murs de refend sont les murs porteurs à l'intérieur qui recoupent le bâtiment dans sa longueur et sa largeur, la chaîne verticale est souvent discernable sur le mur extérieur (le conduit de cheminée y est souvent en appui) ; les cloisons délimitent les pièces. Le chaînage, horizontal et vertical ou d'encoignure s'oppose à la dislocation des murs. Les murs pignons supportent les pannes de charpente du toit. La toiture est composée de fermes en charpente (bois, métal, béton) disposées transversalement (combles) qui la supportent et d'une couverture (tuiles, ardoise, zinc, lauzes) reposant sur des lattes. La pente tient compte des conditions climatiques et des traditions régionales.

Le plancher situé entre deux niveaux doit supporter la masse et la charge des pièces (environ 500 kg/m2), son ossature doit être appuyée sur la structure verticale et solidaire du chaînage horizontal (les murs de l'étage sont construits ou posés après le plancher). Jusqu'au XIX°, les planchers étaient en bois, les solives prenant appui sur les murs porteurs ou sur les lambourdes. Les trémies, parties vides réservées à l'escalier, ascenseur, gaines techniques, requièrent parfois une interruption du plancher conduisant à modifier son ossature et à compromettre la stabilité (transfert et report de charges).

Les secousses sismiques entraînent des contraintes, au-delà d'une certaine déformation (environ 2 cm par niveau) la maçonnerie se disloque, c'est l'effondrement avec déversement de la façade. Aucun matériau n'est parfait, l'action d'une force sur un corps a un effet de traction (allongement), de compression (tassement), de cisaillement (deux forces de sens contraire). La déformation est d'abord élastique, le corps reprend ses dimensions primitives lorsque les forces qui l'ont déformé ont cessé d'agir (quand une balle frappe le sol, sa surface de contact se déforme et emmagasine de l'énergie élastique, l'énergie cinétique s'accumule sous forme d'énergie potentielle élastique qui la fait rebondir et redevient énergie cinétique), puis semi-élastique (la déformation s'atténue sans disparaître totalement), ou plastique, le corps reste déformé (caramel mou).

Selon la direction de l'onde de surface, le bâtiment peut s'écrouler sur sa base (poussée d'en bas) ou vers l'extérieur y formant un tas de décombres (poussée latérale). Plus le moment d'inertie d'une section profilée est grand, plus sa résistance sera grande, une bande de papier posée entre deux appuis fléchit et cède, si on y fait un pli de chaque bord, on obtient un élément bien plus rigide. Tout changement de forme (flambage par exemple) ou de section d'une pièce chargée produit un point de tension d'autant plus important que le changement de section sera soudain (concentration des lignes de force). La rupture se produit par une sorte de flexion latérale (voile ou flambage). Une solution repose sur le contreventement (croix de Saint André, tirants) des panneaux pour obvier l'effondrement (angles des diagonales sur lesquelles les poussées vont s'exercer).

La déformabilité dépend de l'élévation des murs, des matériaux de construction utilisés (brique, béton armé, vibré, parpaing, pierre, etc.), de leur assemblage (maçonnés panneresse, à l'anglaise, coulage dans un coffrage), leur forme, leur masse et leurs liaisons avec le système porteur. Pour apprécier la résistance mécanique d'une construction, il convient de faire une distinction entre la construction en dur : où façades et murs porteurs répartissent la charge du bâtiment sur l'ensemble de ses fondations. Les murs en béton sont généralement armés de fer et constituent le plus souvent l'enveloppe extérieure et les cloisons internes. La construction à colombage ou à ossature : de bois, de fer, de béton armé qui supporte la charge du bâtiment. Les vides entre les poutres sont remplis avec des pierres, des briques, de la terre, du béton, etc. La façade peut être recouverte de ciment, de plaque ou d'un bardage. Les murs de remplissage n'offrent que très peu de résistance aux poussées latérales.

En zone sismique, toute modification sur une partie du bâti, souvent des ajouts tardifs, doit être évitée. Une mauvaise disposition géométrique des pièces (en L, U, T, saillant, encorbellement), des parties fragilisées (fissures, béton éclaté) ou des reprises de maçonnerie peut suffire à entraîner l'effondrement. La ruine peut s'amorcer à partir d'un point faible (ouverture, porte, fenêtre, R-d-C, escalier, porte-à-faux) ou de l'angle d'un mur non confiné dans un cadre ou de l'absence d'une chaîne d'angle (appareil en besace). Ces bases digérées, gageons que vous ne regarderez plus les bâtiments de la même façon.

°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°

Echelle de Richter {JPEG}


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25 réactions à cet article    


  • Séraphin Lampion Séraphin Lampion 22 novembre 08:30

    Et pourquoi qu’on construirait pas comme ça partout ?

    Il parait que maintenant, y’aurait des séismes d’origine humaine !

    Le danger sismique anthropique...


    • spearit 22 novembre 20:51

      @Séraphin Lampion
      Une conséquence du réchauffement du même type

      Si je le tenais celui là !!


    • Raymond75 22 novembre 08:35

      On incite depuis des générations les Français à devenir propriétaires ...

      Question :

      Combien ont les moyens de faire construire un pavillon aux normes anti-sismiques ?

      Et est-ce que la loi impose des contraintes particulières dans les zones concernées ?


      • pemile pemile 22 novembre 09:06

        @Raymond75 « Combien ont les moyens de faire construire un pavillon aux normes anti-sismiques ? »

        En métropole (zone 3 et 4) le surcoût pour du parasismiques n’est pas important


      • sls0 sls0 22 novembre 21:04

        @pemile
        C’est 10-15% plus cher. On a aussi un maison qui vieillira moins vite.
        Quand j’étais jeune on disait une maison de maçon quand elle était bien faite, c’était à peu près le même surcout.


      • pemile pemile 22 novembre 21:30

        @sls0 « C’est 10-15% plus cher »

        Non, bien moins pour une maison individuelle, entre 1 et 4%


      • sls0 sls0 23 novembre 03:52

        @pemile
        C’est effectivement les chiffres que l’on trouve sur des sites comme plan-séisme. Sur des sites de construction ou immobilier ça monte jusqu’à 15-35%.
        J’avais coupé la poire en deux.
        Si l’endroit de rêve se trouve où le sol c’est de l’alluvion ou en pente les 35% sont possibles.
        2 à 15% ça va mieux ?


      • Trelawney Trelawney 23 novembre 08:37

        @sls0
        Ca coûte moins cher et c’est moins dangereux pour l’habitant de construire dans une région sismique que dans une région inondable. Où pensez vous que la français aime construire ?
        Et puis une maison ossature bois en région sismique fait trés bien l’affaire. ce n’est pas pour rien que les japonais construisent comme cela


      • sls0 sls0 23 novembre 17:30

        @Trelawney
        De la zone inondable c’est de l’alluvion qui amplifie les ondes sismiques. En intensité sismique prendre deux unités n’est pas rare.
        Oui l’anti sismique a un léger surcout mais c’est franchement moins cher à retaper après un séisme.
        Pour le sismique le bois n’a que des avantages, au niveau isolation thermique aussi.
        Le béton armé chaîné tient aussi, coté thermique c’est moins bon.
        Vous prenez une boite d’allumette avec votre pouce et index vous appliquez une force scisaillante. Ensuite vous enlevez l’intérieur. Sacré différence, vous avez 40% des bases de l’anti sismique. Si chez vous au niveau sismique on vous parle de 0,2g, vous appliquez 1/5 du poids de l’étage à l’horizontale de façon alternée au niveau de l’étage et vous estimez si ça va tenir et voilà 30% de bases en plus. L’anti sismique ce n’est que du bon sens.
        Il y en a qui s’étonnent quand ils voient les constructions incas. Bien sûr que ça pris plus de temps mais reconstruire un temple après un séisme ça prend du temps aussi et dans le coin c’est du sérieux coté séisme. Du bon sens sans plus.


      • Desmaretz Gérard Desmaretz Gérard 25 novembre 18:54

        @sls0
        Bonsoir, désolé, je maintiens m/s^2 est l’unité de mesure légale de l’accélération du SI (accélération de la pesanteur).



        • Daniel PIGNARD Daniel PIGNARD 22 novembre 14:40

          Un tremblement de terre à 8 sur l’échelle de Richter.

           

          Mais qu’avaient-ils besoin de monter à 8 sur c’t’échelle ?


          • Decouz 22 novembre 15:15

            Japon, mais ça doit exister aussi en Chine :

            "Des modes de construction parasismique, plus ou moins intuitifs ou issus des leçons tirées des tremblements de terre du passé existent depuis au moins 2000 ans. Ils ont permis à de nombreuses églises, temples, mosquées, pagodes et de nombreux châteaux de résister à des tremblements de terre parfois importants. C’est par exemple le cas des cités incas, dont en particulier Machu Picchu, dont les appareillages de pierre sont de remarquables exemples d’architecture parasismique. De même de l’autre côté du monde, le Palais Impérial de Tokyo et ses proches murailles qui l’entourent, composées de blocs massifs de pierre, a mieux résisté à de fortes secousses que bien des bâtiments modernes, grâce à des techniques assez proches de celles utilisées par les Incas"

            https://immobilier.lefigaro.fr/article/le-japon-l-exemple-des-constructions-anti-sismiques_73788cb8-ce4b-11e5-820c-bd10d533beaf/


            • gaijin gaijin 23 novembre 07:56

              @Decouz
              en chine il existe 2 moyens antiques de lutter contre les séismes : le premier étant l’inclusion d’un petit pourcentage de riz gluant ( ben oui ) dans le mortier ( env 3% ) ce qui le rend plus souple ...
              un autre utilisé par exemple dans la citée impériale étant de ne pas faire de fondation : les bâtiments sont construits a partir de poteaux posés sur le sol et reliés entre eux par des assemblages mobiles. en cas de fort séismes les murs tombent mais la structure et le toit restent debout


            • Surya Surya 22 novembre 17:55

              J’ai été abasourdie en visionnant cette vidéo :

              https://www.youtube.com/watch?v=S7FDohRo0CY

              Cela dit, je n’aimerais tout de même pas me trouver à l’intérieur de cette maison si un séisme venait à arriver, même si au final la construction reste debout.

              Quand ce ne sont pas des tremblements de terre qui font perdre aux gens leurs maisons, c’est par exemple l’érosion des côtes. Je pense que tout le monde a vu les reportages sur l’immeuble Signal en France, et en Angleterre il y a un endroit où c’est carrément effrayant :

              https://www.youtube.com/watch?v=irwPKwPKf3E

              C’est vrai que c’est moins grave si les habitations en question sont des résidences secondaires, au moins les gens ont toujours un toit au dessus de leur tête quelque part, alors qu’avec une résidence principale comme on a vu récemment, la personne a vraiment tout perdu, mais ça fait quand même de la peine de voir des gens dévastés parce qu’une partie de leur vie, et les souvenirs qui vont avec, est partie à jamais.

              Sur cette note bien joyeuse, je souhaite un bon week end à toutes et tous,  smiley


              • Abou Darbrakam Christian Deschamps 22 novembre 19:24

                Les tremblements de terre ça faire rire les parkinsoniens...... smiley


                • sls0 sls0 23 novembre 03:37

                  Pour ce qui s’intéresse à la sismicité chez eux.

                  http://www.planseisme.fr/spip.php?page=didacticiel1

                  A le Tiel en zone sismique c’est modéré ou une accélération de 0,11g. Pas bien méchant mais une construction en pierre qui résiste à pas grand chose dérouillera. Quand on regarde de plus près très localement ils se sont pris 0,25g avec un séisme à moins de 3km de profondeur c’est compréhensible mais assez rare.

                  Pas de gros séismes en France mais les failles ne sont pas bien grandes non plus et elle sont difficiles à trouver. Ca fait pas longtemps qu’on croit avoir trouvé la faille responsable du tremblement de terre de 1909 à Lambesc. Avec une vitesse de déplacement de 0,1mm/an, il faut plus de 3000 ans pour que les contraintes fassent craquer. On ne peut pas compter sur la mémoire humaine.

                  Le séisme de Lambesc les destructions c’était surtout en terrain meuble, sur la roche pas trop de problèmes.

                  On oublie souvent l’effet de site, l’alluvion pas fameux, c’est visible à Grenoble et à Nice où une partie de la ville est bâtie sur des alluvions. La colline non plus car elle piège les ondes sismiques. Toujours avec le séisme de 1909 la partie sur la colline du village de Rogne a été rasée, le reste ça été moins grave.

                  Le futur de la construction anti sismique ?

                  Avec un renouvellement du parc immobilier en France de 1%, il vaut mieux ne pas être pressé.

                  @l’auteur, une vitesse ce n’est pas en m/s^2

                  Nota : Certains vont tiquer a mon « pas bien méchant », je suis aussi en zone modéré car je suis en dessous de 0,95g.

                  Les Antilles où c’est en zone forte d’après les critères français c’est calculé avec 0,3g.

                  Le risque fort chez moi c’est une faille de 300km qui a déjà donné du 8,1 en magnitude et un tsunami d’environ 5m.

                  Le risque moyen c’est une faille de 150km qui peut donner du 7,5.

                  Pour l’instant sur la faille nord 51 séismes supérieurs à 3 mais inférieurs à 4 cette semaine. Tant qu’il n’y a pas de séries supérieures à 4,3 qui statistiquement peuvent annoncer du 7 ça va.

                  C’est différent, c’est pas trop le risque de fissures que l’on comptabilise mais le nombre de sacs à viande nécessaires, j’ai commencé à faire la tournée avec la protection civile, c’est pas trop top. Dans le nord en 1946 il y a eu du 8,1 le tsunami a fait 1800 morts pour un total de 2250 morts. A l’époque c’était majoritairement des maisons caraïbes en bois qui sont résilentes en cas de séisme et un toit léger. Maintenant pour la tenue au cyclone la mode c’est le toit en béton sur des murs en parpaings, ça explique le décompte en sacs mortuaires.


                  • nono le simplet nono le simplet 23 novembre 03:59

                    @sls0
                    merci pour le lien
                    je me posais la question des règles en vigueur dans mon coin ...


                  • lala rhetorique lala rhetorique 23 novembre 08:38

                    Pour information, même Paris est en zone à faible risque sismique, depuis cinq ans, avant ce n’était pas le cas. Si vous voulez savoir dans quel type de zone vous êtes, autant pour les séismes, carrières, inondations, vous pouvez gratuitement avoir un état des risques naturels et technologiques, via le site de la préfecture dont vous dépendez. Vous pouvez aussi avoir la liste datée de toutes les catastrophes antérieures là où vous habitez.


                    • lala rhetorique lala rhetorique 23 novembre 08:40

                      Il est évident que l’activité de l’homme influe ; si par exemple nous avons des recherches et sondages pour gaz de schiste, il est évident que cela impactera inévitablement le sous-sol....


                      • Trelawney Trelawney 23 novembre 08:43

                        @lala rhetorique
                        si par exemple nous avons des recherches et sondages pour gaz de schiste, il est évident que cela impactera inévitablement le sous-sol....
                        Dans ce cas on aura beaucoup plus affaire à un affaissement minier, pas vraiment un tremblement de terre


                      • Beretman 24 novembre 02:37

                        Merci pour cet article intéressant

                        je souhaite souligner un point, la construction des centrales nucléaires évoqué en début de texte sur le calcul du niveau des normes « le séisme le plus fort survenu sur mille ans » (le SMHV) et le SMS (SMHV majoré d’un demi point de magnitude)

                        Les centrales nucléaires de Cruas et du Tricastin ont été construites sur la base d’un SMHV de 4,7 (SMS 5,2) ... et elles ont connu un séisme de magnitude 5,4

                        ça a tenu ... mais je n’ai pas entendu parler d’un arrêt de ces centrales en vue de rehausser leur niveau de résistance avec un SMS de 5,9 ... EDF (et donc l’état) attendent-ils une catastrophe nucléaire pour réagir ?


                        • signéfurax 24 novembre 10:16

                          la tremblotte a thiviers , c’ est pas fini !

                           « http://carrieres-thiviers.fr/upload/file/1555430154_carrieresthiviers-plaqa4-040419hdv1.pdf » 

                          bah ! tant qu’ on paye ....


                          • Pauline pas Bismutée 24 novembre 16:58

                            Dans les zones sismiques (précisons dans les pays « riches » comme la Nouvelle Zélande) des exercices réguliers sont organisés dans la population dès le plus jeune âge (dans les écoles. etc.) avec les consignes élémentaires « gravées » : se protéger sous les infrastructures les plus solides de la maison (arches de portes par exemple) ou table solide, etc… se tenir éloigné des fenêtres (risque de blessure à cause du verre) et des ballons d’eau chaude (risque de brûlures) etc.

                            Les dernières pages des bottins téléphoniques sont remplis de consignes diverses (dont liste de produits à stocker, etc. , ce que pratiquement personne ne fait d’ailleurs ! )

                            Ai expérimenté trois tremblements de terre (environ 6.5 chacun), ça marque un peu quand même. En Nouvelle Zélande, ça fait plus de 20 ans qu’on attend « the big one ».Pour celui-là, à part les prières ….

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