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Bâtiments de Port-au-Prince détruits lors du séisme qui a ravagé Haïti en janvier 2010 (2010). © BRGM - Jean-Marc Mompelat

Estimation statistique de la répartition des classes de sol Eurocode 8 sur le territoire français

29.10.2018
Le ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES) évalue actuellement, sous le pilotage de la Direction de l’Habitat, de l’Urbanisme et des Paysages (DHUP), l’impact de la mise en œuvre de la nouvelle réglementation parasismique, en vigueur depuis 2011. Dans le cadre de cette évaluation, une estimation financière globale du coût lié à l’application des règles parasismiques sur le territoire métropolitain a notamment été réalisée.

Cette étude se focalise en particulier sur les zones de sismicité faible et modérée du zonage sismique de la France. Afin d’améliorer la précision de cette évaluation en tenant compte des effets aggravants potentiels liés à la géologie superficielle, le BRGM a réalisé, pour le compte du Ministère, une estimation statistique de la répartition des classes de sol définies par l’Eurocode 8 (EC8), par département et par zone de sismicité, sur le territoire français exposé à un aléa faible à moyen selon le zonage sismique réglementaire.

Calcul des trois indicateurs de répartition statistique des classes de sol Eurocode 8 sur le territoire français, focus sur le département du Var.

Calcul des trois indicateurs de répartition statistique des classes de sol Eurocode 8 sur le territoire français, focus sur le département du Var.  

Contexte

Depuis le 24 octobre 2010, la France dispose d’une nouvelle réglementation parasismique, entérinée par la parution au Journal Officiel de deux décrets sur le nouveau zonage sismique national et d’un arrêté fixant les règles de construction parasismique à utiliser pour les bâtiments de la classe dite « à risque normal » sur le territoire national. Cette nouvelle règlementation est entrée en vigueur le 1er mai 2011.

Dans cette réglementation, basée sur l’Eurocode 8 (EC8), l’agression sismique à laquelle un bâtiment doit résister est prise en compte via des spectres de réponse en accélération qui dépendent de la zone de sismicité, de la catégorie d’importance du bâtiment et de la classe de sol sur laquelle est construite le bâtiment. Ce dernier paramètre permet de prendre en compte les modifications locales du mouvement sismique (par exemple, amplification du mouvement et allongement de sa durée) liées à la géologie superficielle des sols. À partir de critères géologiques, géotechniques et géophysiques, cinq classes de sol (allant de A à E) sont ainsi définies.

En 2015, le Ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES) a exprimé le besoin d’évaluer l’impact de la mise en œuvre de la nouvelle réglementation parasismique, en réalisant notamment une estimation financière globale du coût lié à l’application des règles parasismiques. Pour mener à bien cette étude, il s’est avéré nécessaire d’estimer la répartition des classes de sol EC8 sur le territoire national.  Le paramètre « classe de sol » est en effet un paramètre clef dans l’estimation du spectre de réponse à appliquer au droit de la zone d’intérêt, et, par conséquent, dans le potentiel surcoût de construction lié à l’application des règles parasismiques en vigueur.

Objectif

L’étude réalisée par le BRGM avait ainsi pour objectif d’évaluer, de façon statistique, la répartition des classes de sols EC8 sur le territoire français afin de fournir au MTES des éléments utiles pour son travail d’évaluation de l’impact de la mise en œuvre de la nouvelle réglementation parasismique, en vigueur depuis 2011. L’étude prévoyait également de croiser la cartographie des classes de sol avec celle des zones urbanisées.

En termes opérationnels, les objectifs étaient plus spécifiquement de :

  • classifier l’ensemble des départements concernés en termes de classes de sol EC8 (hors zone d’aléa très faible) ;
  • traduire l’imprécision de l’estimation des classes de sol en attribuant des niveaux de confiance à chaque classe ;
  • croiser les informations obtenues sur les classes de sol avec une carte de l’occupation des sols urbanisés, à l’échelle nationale, afin d’obtenir des indicateurs de répartition des classes de sol selon différents critères géographiques et urbanistiques ;

Départements traités (en vert) dans le cadre de l’étude.

Départements traités (en vert) dans le cadre de l’étude.

Programme des travaux

La première étape du travail a consisté à caractériser de façon systématique les classes de sol EC8 sur l’ensemble des départements concernés par les zones d’aléa faible à moyen, au nombre de 51.

Pour les départements disposant déjà d’une classification des sols, résultant d’études antérieures au projet (soit 21 départements), le travail a consisté à harmoniser et exploiter les données existantes selon les étapes suivantes :

  • Revue des informations disponibles : en particulier, recensement des rapports concernant l’évaluation des effets de site (par exemple, études de microzonage ou scénarios de risque sismique),
  • Harmonisation des critères de classement des sols: la classification finale a été définie en respectant strictement les classes EC8. Les écarts éventuels avec cette classification dans les études originales (par exemple, présence de classes de sol intermédiaires ou supplémentaires) ont été traités au cas par cas.

Les travaux réalisés dans le cadre des études BRGM-CCR, des exercices Richter, des projets Interreg ISARD et SISPYR, des macrozonages des Pyrénées-Orientales (BRGM) et de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur (CEREMA) ont été ainsi valorisés.

Pour les départements ne disposant pas, en 2016, d’études préalables (soit 30 départements), une méthodologie de classification des terrains en classes EC8 a été définie et mise en œuvre. La méthodologie employée se résume ainsi :

  • Analyse géologique de la zone d’étude, afin d’identifier et de localiser les formations superficielles sur la base des cartes géologiques au 1/50 000 ;
  • Évaluation des caractéristiques mécaniques et de l’épaisseur des formations identifiées précédemment sur la base des notices des cartes géologiques ainsi que des données de sondages et forages recensées dans la Banque de données du Sous-Sol (BSS) et des travaux existants (par exemple, cartes départementales d’aléa retrait-gonflement des argiles, cartographie des altérites, mesures géophysiques locales, etc…) ;
  • Classification de ces formations en classes de sol homogènes sur la base de la classification forfaitaire des sols définie dans le cadre des EC8.

Pour chaque formation géologique classifiée selon les EC8, un niveau de confiance (élevé, intermédiaire ou faible) en termes d’attribution de la classe de sol a été estimé en fonction des données disponibles et de leur qualité. Ce niveau de confiance a permis, par la suite, d’établir un indice d’incertitude relatif à la classification des sols au niveau départemental.

La dernière étape du travail a consisté à croiser les informations obtenues sur les classes de sol avec les données d’urbanisme. Au final, trois indicateurs départementaux, intégrant la variation liée à la prise en compte de l’indice de confiance déterminé, ont été définis :

  • pourcentage estimé de l’extension de chaque classe de sol par zone d’aléa (indicateur n°1) ;
  • pourcentage estimé de l’extension de chaque classe de sol dans les aires urbanisées par zone d’aléa (indicateur n°2) ;
  • nombre de maisons individuelles existantes concernées par classe de sol et par zone d’aléa (indicateur n°3).

Résultats obtenus

L’analyse statistique de la répartition spatiale des classes de sol A à E (définies dans l’Eurocode 8, EC8), dans les zones d’aléa sismique faible, modéré et moyen du territoire français a permis de définir trois indicateurs départementaux de répartition des classes de sol tenant compte, notamment, de l’urbanisation des 51 départements concernés par l’étude.

 pourcentage de surface habitée par département située en classes de sol C, D et E (les plus pénalisantes dans le cadre de la réglementation en vigueur).

Exemple d’indicateur départemental calculé pour les 51 départements traités : pourcentage de surface habitée par département située en classes de sol C, D et E (les plus pénalisantes dans le cadre de la réglementation en vigueur).

Au-delà de l’intérêt de disposer d’une évaluation des « classes de sol EC8 » sur le territoire étudié, ces travaux ont permis quelques avancées notables :

  • une adaptation des méthodes de traitement SIG afin de gérer des données cartographiques en plus grande nombre que pour les études de ce type, menées habituellement à l’échelle locale, soit sur des territoires restreints ;
  • un important travail de valorisation et d’harmonisation d’études existantes, notamment au niveau des données géologiques ;
  • une réflexion sur la quantification des incertitudes (via un niveau de confiance) liées à l’estimation de la classe de sol, fonction de la qualité et quantité des données de base disponibles.

Partenaire

MTES/DGALN/DHUP

RAPPORTS PUBLICS

Estimation statistique de la répartition des classes de sol Eurocode 8 sur le territoire français - Phase 1. Rapport final. - RP-66250-FR

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34