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Conséquences du séisme de novembre 2007 en Martinique (Martinique, 2007). © BRGM - Samuel Auclair

Risque sismique : évaluation du bénéfice de renforcement pour les bâtiments appartenant au parc scolaire en Martinique

11.08.2016
Renforcer les bâtiments est une des actions importantes pour réduire la vulnérabilité du cadre bâti face au séisme et améliorer la résilience des territoires et des populations. Ces dernières années, sous l’impulsion du Plan Séisme Antilles et des plans de prévention des risques, de nombreuses actions de diagnostics ont été réalisées, en particulier sur les ouvrages publics comme les écoles.

Aux Antilles, et en Martinique en particulier, ces diagnostics ont révélé la grande fragilité du parc existant. Cette fragilité nécessite la mise en place de stratégies de renforcement visant à réduire cette vulnérabilité, pour de nombreux ouvrages. Dès lors, comment décider du niveau de renforcement optimal ? Faut-il renforcer ou reconstruire ? Quel est le bénéfice des solutions envisagées? L’étude menée par le BRGM a consisté à mettre au point une méthode pour quantifier le bénéfice de différentes stratégies de renforcement pour un bâtiment typique du parc scolaire, en fonction du niveau d’accélération pris en compte dans le dimensionnement des techniques de renforcement. Il s’agit d’un premier pas vers une quantification de l’intérêt de renforcer qui pourrait ultérieurement intégrer des critères socio-économiques. Un des enseignements marquants de l’étude est que, même s’il ne vise qu’une accélération réduite par rapport à l’accélération règlementaire exigée pour les constructions neuves, un renforcement systématique des bâtiments typiques réduirait très significativement les risques de dommages, matériels et humains, à l’échelle de la Martinique.

École primaire Maxime (Martinique)  © BRGM-CEREMA

École primaire Maxime (Martinique). © BRGM-CEREMA

Contexte

Cette étude a été menée en partenariat avec la Direction Générale de la Prévention de Risques (DGPR) du Ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer (MEEM) en deux phases menées en 2014 et 2015. Elle s’est basée sur les travaux théoriques publiés par Ulrich et al. (2014)  et en sur les diagnostics de vulnérabilité sismique des établissements scolaires de Martinique réalisés par le CEREMA (ex-CETE Méditerranée) et le BRGM en 2007. 

Objectif

Il s’agissait de quantifier le bénéfice apporté par le renforcement de la structure porteuse d’un bâtiment type en fonction du niveau d’accélération retenu : 30%, 60% ou 100% de l’accélération règlementaire pour les ouvrages neufs.

Deux approches complémentaires ont été mises en œuvre afin d’une part, de simuler des dommages aux bâtiments scolaires sur le territoire martiniquais en fonction du niveau de renforcement et d’autre part, de quantifier l’effet du renforcement sur la probabilité annuelle d’effondrement des bâtiments.

Programme des travaux

Deux approches complémentaires ont été appliquées, utilisant les courbes de fragilité obtenues par simulation en 2014 sur un bâtiment type :

  • Simulation des dommages : cette approche, à l’échelle de la Martinique, consiste à simuler les dommages aux bâtiments scolaires en fonction des scénarii de renforcement. La méthode de simulation est comparable à celle utilisée dans les études de microzonage ou de cartographie des risques, mais porte sur des scénarii prospectifs pour les caractéristiques du bâti. La quantification du bénéfice est alors exprimée en termes de réduction des dommages résultant de scénarii de risque sismique. L’aléa introduit dans les simulations prend en compte les effets locaux d’amplification mis en évidence au droit de chaque établissement dans les études de microzonage ;
  • Calcul de la probabilité annuelle d’effondrement  : le calcul de la probabilité annuelle d’effondrement du bâtiment type est obtenu à partir des courbes de fragilité relatives à des niveaux de dommages proches de l’effondrement, qui sont croisées avec les courbes d’aléa probabiliste. Cette approche est complémentaire à la précédente, parce qu’elle quantifie le bénéfice de renforcement en termes de réduction de la probabilité annuelle d’effondrement pour un type de bâtiment représentatif du parc scolaire en Martinique.

Dans les deux cas, les résultats de simulation ont été comparés à une représentation de l’état de référence, établi à partir des diagnostics de vulnérabilité réalisés en 2007 pour les mêmes scénarii sismiques.

Résultats obtenus

L’étude a montré que l’impact d’un niveau de renforcement assez limité (renforcement permettant de résister à 30% de l’accélération réglementaire) est très significatif, car il réduit drastiquement le nombre de bâtiments potentiellement endommagés par rapport à la situation de référence. Ce résultat a été obtenu en ne considérant qu’un renforcement théorique de la structure et pour un seul type de structure. Il faut aussi noter que la plupart des écoles de Martinique sont situées sur un sol de type conglomérat ou argiles altérées, qui présente un coefficient d’amplification de l’accélération important. En termes de réduction de la probabilité annuelle d’effondrement, et partant de la réduction de la mortalité potentielle, l’effet du renforcement est également clairement visible. Les résultats semblent suggérer une moins grande dépendance des probabilités calculées aux conditions de sol.

Pour rendre les conclusions plus générales à l’échelle des Antilles, cette étude se poursuit en 2016 sur l’île de la Guadeloupe, dont le parc scolaire est similaire. En particulier, cela devrait permettre de consolider les résultats sur l’effet du type de sol, la répartition des établissements en fonction du type de sol étant différente.

Des approfondissements ultérieurs, par exemple en considérant d’autres types de structures ou en précisant les impacts des incertitudes sur les résultats, peuvent être envisagés. Toutefois les résultats obtenus démontrent déjà tout l’intérêt d’un renforcement des bâtiments scolaires vulnérables, en particulier du type poteau-poutre, et contribuent à démontrer la pertinence d’un renforcement pour un niveau d’aléa adapté aux enjeux.

 dommages graves et effondrement) © BRGM

Effet du niveau de renforcement sur  la proportion de bâtiment endommagés (D4-D5 : dommages graves et effondrement). © BRGM

Effet du niveau de renforcement sur la probabilité annuelle d’effondrement du bâtiment type © BRGM

Effet du niveau de renforcement sur la probabilité annuelle d’effondrement du bâtiment type. © BRGM

Vue d’ensemble du modèle numérique simplifié pour le bâtiment type © AFPS

Vue d’ensemble du modèle numérique simplifié pour le bâtiment type. © AFPS

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