INSA de Strasbourg Spécialité GENIE CIVIL PFEIFFER Fabien élève ingénieur de 5e année
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Niveau: Secondaire, Collège, Cinquième
INSA de Strasbourg – Spécialité GENIE CIVIL PFEIFFER Fabien, élève ingénieur de 5e année Projet de Fin d'Etudes (Document de synthèse) Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d'un parc d'environ 9500 logements situé sur l'île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement. Juin 2007
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INSA de Strasbourg – Spécialité GENIE CIVIL PFEIFFER Fabien, élève ingénieur de 5e année Projet de Fin d'Etudes (Document de synthèse) Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d'un parc d'environ 9500 logements situé sur l'île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement. Juin 2007
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- fiche de synthèse
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INSA de Strasbourg – Spécialité GENIE CIVIL e PFEIFFER Fabien, élève ingénieur de 5année Projet de Fin d’Etudes (Document de synthèse) Prédiagnosticdelavulnérabilitésismiqued’unparcd’environ9500logementssitué surl’îledela Guadeloupeetsesdépendanceset propositionsdesolutionsderenforcement. Juin2007
Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements situé sur l’île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement Résumé La Guadeloupe fait partie des deux seuls départements français situés en zone sismique III, la plus sévère. Or les bâtiments construits avant les années 1970 n'ont pas été conçus pour supporter le séisme qui pourrait vraisemblablement survenir aux Antilles. Quant à ceux construits entre les années 1970 et 1990, ils respectent en principe des normes parasismiques anciennes et limitées. Mon travail consiste à procéder, au nom du BET Hauss, à un prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements pour le compte de la Société Immobilière de Guadeloupe (SIG), en collaboration avec les sociétés GEOTER International et GEOMAT. Cette démarche récente, issue d'une prise de conscience grandissante, repose sur une méthodologie innovante d’évaluation et de gestion des risques sismiques. Celle-ci débouche sur des critères à partir desquels le Maître d’Ouvrage peut fonder ses choix et stratégies d’aménagement et de recomposition urbaine. Dans le cadre de mon Projet de Fin d’Etudes, je suis intervenu dans un premier temps dans l’élaboration du diagnostic de comportement des bâtiments. Ce diagnostic est basé sur l’usage d’une méthode indicielle, de calculs analytiques et de modélisation numériques. Ensuite, il m’a fallu proposer des solutions de renforcement en tenant compte des pathologies observées. Mots-clés : Bâtiment existant, prédiagnostic, séisme, typologie, analyse visuelle, calcul analytique, modélisation numérique, pathologies, vulnérabilité, renforcement, pertinence technico-économique.
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Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements situé sur l’île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement Zusammenfassung Guadeloupe zählt zu den zwei einzigen französischen Departements, die sich in der höchsten, erdbebengefährten Zone befinden, der Zone III. Die Gebäude, die vor den siebziger Jahren gebaut wurden, waren jedoch nicht geplant, um Erdbeben zu ertragen, die in den Antillen vorkommen könnten. Und jene Gebäude, die zwischen den Jahren 1970 und 1990 gebaut wurden, respektieren im Prinzip alte und nur begrenzt paraseismische Normen. Meine Arbeit besteht darin, im Namen von BET Hauss eine Vordiagnose über die seismische Anfälligkeit von ungefähr 9500 Wohnungen vorzunehmen, die im Auftrag der Immobiliengesellschaft von Guadeloupe (SIG) und in Zusammenarbeit mit den GEOTER International und GEOMAT Gesellschaften stattfindet. Dieses neuartige Vorgehen, das auf ein steigendes Bewusstwerden zurückzuführen ist, beruht auf einer innovativen Methode der Beurteilung und Verwaltung seismischer Risiken. Diese Methodologie führt zu Kriterien, ab welchen der Bauherr seine Wahlen und Strategien für die Einrichtung und die Neugestaltung der Stadtgründen kann. Im Rahmen meines Projekts für das Studienende habe ich zunächst an der Ausarbeitung der Diagnose des Verhaltens der Gebäude teilgenommen. Für diese Diagnose werden eine indexielle Methode, analytische Berechnungen und digitale Modellerstellungen angewandt. Danach musste ich unter Berücksichtigung der beobachteten Pathologien Befestigungsmöglichkeiten vorschlagen. Stichwörter : Bestehendes Gebäude, Vordiagnose, Erdbeben, Typologie, Sichtanalyse, analytische Berechnung, digitaler Modellbau, Pathologien, Verletzbarkeit, Verstärkung, technik-ökonomische Angemessenheit.
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Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements situé sur l’île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement La Guadeloupe fait partie des deux seuls départements français situés en zone sismique III, la plus sévère. Or les bâtiments construits avant les années 1970 n'ont pas été conçus pour supporter le séisme qui pourrait vraisemblablement survenir aux Antilles et ceux construits entre les années 1970 et 1990 respectent en principe des normes parasismiques anciennes et limitées. Les bâtiments existants devraient donc tous être diagnostiqués, dans le but de connaître leur vulnérabilité et de prendre à terme les mesures de renforcement nécessaires, car il est possible d’en renforcer un certain nombre et de les rendre sûrs. En effet, de nombreux bâtiments existants peuvent potentiellement résister à un séisme, moyennant parfois un renforcement plus ou moins coûteux. Certaines structures présentent une solidité et un comportement suffisamment sécuritaire, sans même engager de travaux. Pour s'en assurer, le seul moyen est de procéder à un diagnostic parasismique réalisé par un spécialiste de la question. Cette démarche récente, issue d'une prise de conscience grandissante ne fait pas encore l'objet d'une méthodologie normalisée.
1. Méthode adoptée
1.1. Cadreet périmètre de l’étude Dans le cadre de la rénovation du patrimoine immobilier de la Société Immobilière de la Guadeloupe (SIG), propriétaire de la majeure partie des logements collectifs du département, cette société, en tant que Maître d’Ouvrage, mène une réflexion sur l’état de conservation de ses bâtiments, intégrant les contraintes naturelles à l’aménagement, et en particulier les contraintes sismiques. Il s’agit dans notre cas de procéder à un diagnostic de vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements, représentant 137 résidences, environ 1205 bâtiments et 30000 habitants. La mission s’effectue pour le compte de la Société Immobilière de Guadeloupe (SIG) et est réalisée par un groupement constitué de GEOTER International, de la société GEOMAT et du bureau d’études HAUSS. Elle repose sur une méthodologie innovante d’évaluation et de gestion des risques sismiques, qui débouche sur des critères à partir desquels le Maître d’Ouvrage peut fonder ses choix et stratégies d’aménagement et de recomposition urbaine. Son principe fondamental est dehiérarchiser les résultats,ce qui permet de situer cette étude à un stade deprédiagnostic. La définition d’un programme précis et la maîtrise d’oeuvre relèverait alors d’un diagnostic ultérieur et plus détaillé
1.2. Evaluationdes aléas naturels Le niveau d’aléa effet de site est défini à partir des niveaux de mouvements sismiques résultant du microzonage de la zone d’étude établipar GEOTER, en considérant le facteur d’amplification des mouvements sismiques et la durée du plateau spectral. On peut notamment établir une correspondance directe entre le type de site et la nature des fondations, par type d’ouvrage. Il est à noter que cette même donnée servira plus tard lors de l’utilisation de la méthode simplifiée applicable aux bâtiments réguliers du PS-92. La mise en oeuvre de la méthode conduit, au droit de chaque bâtiment, à unequalification des aléas géologiquessous la forme d’un tableau, repris dans la fiche de synthèse de chacune des résidences.
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Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements situé sur l’île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement 1.3. Evaluationde la vulnérabilité Il s’agit d’apprécier le comportement probable des bâtiments sous séisme. L’approche est fondée sur une méthode indicielle, complétée pour les bâtiments les plus complexes par des modélisations numériques. L’objectif est d'identifier les facteurs de vulnérabilité des bâtiments analysés, d’établir une hiérarchie des risques et de fournir des critères sur lesquels peuvent se baser les plans de gestion de patrimoine. L’approche comprend une analyse visuelle des bâtiments et l’examen des plans d’exécution lorsqu’ils sont disponibles, le cas échéant complétée par des calculs. Il s’agit donc d’un perfectionnement des méthodes actuellement connues qui sontindicielles et purement visuelles, comme la méthode AFPS ou la méthode Risk-UE. Lorsque cela est jugé nécessaire, une évaluation plus sophistiquée est réalisée soit à partir d’uncalcul analytique(méthode simplifiée) ou d’unesimulation numérique(analyse modale). L’indice de vulnérabilité affecté à un bâtiment peut donc être pondéré au vu des résultats obtenus par cette modélisation. Il doit être clair que pour le niveau d’étude mené ici, des trois composantes permettant le diagnostic (architecture, dimensionnement, qualité de la réalisation de la construction), seules les deux premières sont appréhendées. L’étude ne prévoit pas de reconnaissances destructives ou non destructives des bâtiments ou des matériaux, ce qui confère à la hiérarchie de la vulnérabilité résultante une variabilité aléatoire. De telles reconnaissances seront nécessaires, pour s’engager, à la suite de l’étude dans la voie de renforcements opérationnels.
1.4. Evaluationdu risque sismique Le risque sismique représente les conséquences possibles pour un séisme de référence (scénario ou réglementaire). Sa quantification est réalisée à l’aide des logiciels de simulation développés par GEOTER. Ces outils permettent d’exploiter les informations relatives à l’aléa sismique local et à la vulnérabilité du bâti obtenus précédemment, afin d’apprécier les dommages et pertes potentielles, pouvant être utilisésin finecomme critères de décision.
1.5. Solutionsde gestion du risque sismique Pour les bâtiments à usage de logement, l’objectif de protection parasismique (règles PS-92 en vigueur) est deprotéger les vies humaines. Cette finalité suppose une faible probabilité de ruine des bâtiments par écroulement, pour un niveau d’agression nominal du séisme, fixé par arrêté ministériel. Il est considéré donc que les bâtiments respectent la philosophie de protection parasismique lorsque la probabilité d’effondrement partiel ou total sous séisme règlementaire est faible. Cela permet d’identifier une première catégorie de bâtiments pour lesquels des mesures correctives vis-à-vis des risques ne sont pas à envisagées. Pour les autres, il convient de définir la nature et l’ampleur des renforcements envisageables, compte tenu des pathologies constatées et de l’état du bâti. Le devis de la solution de renforcement est le résultat de l’étude et la synthèse de devis de travaux de renforcement réalisés en Guadeloupe par le BET HAUSS entre 2000 et 2005. Le devis comprend les lots relatifs aux différents travaux à effectuer (Démolition, voiles BA, brêlage de plancher, fondations, etc.) et les frais d’études de pilotage et d’installation de chantier.
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Prédiagnostic de la vulnérabilité sismique d’un parc d’environ 9500 logements situé sur l’île de la Guadeloupe et ses dépendances et propositions de solutions de renforcement Plusieurs indicateurs de performance et de coûts ont alors été établis, en fonction des deux aspects considérés, permettant alors de juger de la pertinence de la solution : -Lesaspects techniques :il s’agit de savoir s’il existe des solutions techniques de renforcement réalistes, compte tenu des pathologies constatées ; -Lesaspects économiquesil s’agit d’apprécier si les solutions techniques envisageables sont : économiquement supportables, compte tenu de la valeur vénale du bâtiment.
2. Hiérarchie des risques et priorités d’intervention Lahiérarchie des risquespeut être établie à partir de plusieurs critères correspondant à des résultats de l’étude. Pour autant, les critères de risque ne permettent pas à eux seuls, de fonder les priorités et choix d’aménagement, qui reposent sur une analyse globale, incluant des critères sociaux et économiques, et réalisée par les architectes et aménageurs. C’est la principale raison pour laquelle, les résultats de l’étude ont été présentés sous la forme de tableaux de synthèse. Dans un premier temps, on précise quels sont les bâtiments respectant la philosophie de protection parasismique. Un tableau permet alors de synthétiser les niveaux de vulnérabilité (6 classes selon l’indice de vulnérabilité) et de risque (4 classes selon la probabilités de dommages étendus ou de destruction) associés à chaque bâtiment. Les bâtiments peuvent ainsi être classés en fonction de la vulnérabilité ou des risques. Quatre classes depriorité d’actionont été définies selon les conséquences humaines attendues pour chaque bâtiment. La composante humaine étant de notre point de vue le meilleur indicateur. Le nombre de victimes est obtenu en multipliant, pour chaque bâtiment, le nombre d’occupant par la proportion de victimes pour le séisme de référence. Dans chaque classe de priorité, une hiérarchie des actions à entreprendre sur les bâtiments est établie en fonction des critères suivants, dans l’ordre : -Nombre de victimes le plus élevé dans le bâtiment ; -Nombre d’occupants le plus élevé dans le bâtiment ; -Coût du renforcement du bâtiment en commençant par les renforcements les moins coûteux. Au-delà de ces critères, ceux relatifs aux contraintes sociales et aux besoins en aménagement doivent être également considérés par les équipes de conception et programmation. Mais cela correspond déjà à un tout autre travail, c’est-à-dire celui que le Maître d’Ouvrage aura à mener une fois que les décisions d’actions auront été prises. Le but principal de cette mission était de fournir des critères d’aide à la décision à la SIG concernant son patrimoine immobilier. Mais les résultats obtenus ont par ailleurs permis d’établir une classification en fonction des typologies rencontrées durant les différentes périodes de règlementations rencontrées. Avant même d’avoir commencé ce travail, il paraissait évident qu’un grand nombre de logements guadeloupéens étaient susceptibles de connaître des dommages plus ou moins importants en cas de séisme. Maintenant, et grâce à la représentativité de ce parc de 9500 logements, ces informations ont pu être précisées et quantifiées. On pourrait donc imaginer un second travail, recensant les habitations en les classant selon les mêmes critères. L’idée serait alors d’avoir une connaissance globale des dégâts que pourrait causer un événement majeur, ainsi que les moyens à mettre en œuvre pour mettre les bâtiments à niveau.
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