Etude de la vulnérabilité des bâtiments

4. LA DEMARCHE D’ETUDE DU PPRS
4.3. Etude de la vulnérabilité des bâtiments
4.3.1. Introduction
La vulnérabilité sismique d’une construction est sa susceptibilité à subir un certain niveau de
dommages en cas de séisme. Le but de toute méthode d’évaluation de la vulnérabilité
sismique est de fournir une mesure de la propension d’un bâtiment (ou d’un groupe de
bâtiments) à subir des dommages en cas de séisme, à partir de l’analyse des caractéristiques
structurelles, géométriques ou technologiques susceptibles d’influencer son comportement.
Les approches pour l’évaluation de la vulnérabilité sont multiples et constituent un champ
d’expertise en plein développement. Le choix de l’une d’elles procède d’un compromis entre
coût de mise en oeuvre et précision de l’évaluation.
Le but de ce chapitre 4.3 du guide PPR « S » n’est pas d’inventorier de manière exhaustive
l’ensemble des méthodes existantes, ni a contrario de suggérer une ou plusieurs d’entre elles,
alors même que les meilleures approches sont souvent celles développées spécifiquement ou
en tout cas modulées pour un contexte (sismique, constructif, économique, etc.) particulier. Il
s’agit d’aider les services instructeurs à dimensionner les études de vulnérabilité puis à juger
de la pertinence d’une proposition technique, en exposant les principes généraux d’une
évaluation de la vulnérabilité du bâti, adaptée à la démarche et aux objectifs des PPR « S ».
Il convient de faire référence à la classification des bâtiments (décret 91-461 du 14 mai 1991,
arrêté du 29 mai 1997 relatif au risque sismique, cf. Annexe 1), en distinguant :
- les bâtiments courants de classe B, présents en très grand nombre, qui pourront faire
l’objet d’une étude de vulnérabilité sismique à grande échelle ;
- les bâtiments à haut risque ou hautement stratégiques de classe C et D qui doivent
faire l’objet d’un diagnostic sismique plus détaillé dans la perspective de leur mise en
conformité avec la circulaire du 26 avril 2002 relative à la prévention du risque
sismique.
4.3.2. Bâtiments de classe B : étude à grande échelle
Les bâtiments de classe B constituent l’essentiel du bâti courant dans le périmètre du PPR. Le
diagnostic sismique exhaustif, bâtiment par bâtiment, est irréaliste dans le contexte du PPR.
Une analyse à plus grande échelle est indiquée. D’une précision limitée, elle doit permettre,
pour un coût raisonnable, d’établir un état des lieux du risque sismique dans la zone d’étude,
avec deux objectifs principaux :
- Estimer de manière globale ou localisée à l’échelle du quartier, les dommages
prévisibles aux personnes et aux biens dans un souci de connaissance et
d’appropriation du risque, de sensibilisation aux politiques de prévention,
d’optimisation des moyens de secours.
- Identifier les zones urbanisées critiques présentant un risque globalement important,
par la conjonction d’un bâti vulnérable, d’un aléa fort et d’enjeux humains ou
économiques importants, de façon à planifier et organiser une politique de
renforcement progressif du bâti existant.

Les méthodes d’évaluation de la vulnérabilité, développées pour le calcul prédictif des
dommages à grande échelle, diffèrent par leur coût et leur précision. Elles restent dans tous les
cas de valeur essentiellement probabiliste et s’appliquent à un ensemble (plus ou moins
important) de bâtiments. Le choix de l’une d’elles dépend des objectifs fixés mais aussi de la
qualité des données et des compétences disponibles. Il faut donc trouver un compromis entre
le coût et la qualité de l’analyse, tout en gardant à l’esprit que la démarche la plus rationnelle
consiste sans doute à procéder par étapes successives, chacune d’elles contribuant à
l’amélioration de la suivante.
Les méthodes existantes sont nombreuses et en perpétuelle renouvellement. De classification
complexe, elles se basent sur les trois éléments objectifs de connaissance du risque sismique :
- le retour d’expérience post-sismique, c'est-à-dire l’observation statistique des
dommages après les séismes passés, qui fonde les approches dites « empiriques » ;
- le calcul de résistance, généralement très schématique et conventionnel, qui fonde les
approches dites « mécaniques » ;
- le jugement d’expert, souvent introduit pour moduler ou préciser les éléments
précédents.
La plupart des méthodes opérationnelles mêlent au moins deux de ces composants, avec un
dosage qui leur est propre. Il est hors de propos d’en faire l’inventaire exhaustif d’autant que
leur application est souvent spécifique à un contexte particulier. Nous proposons une
classification adaptée au contexte du PPR « S », correspondant à trois niveaux de complexité
et de précision croissante. Nous insistons sur les principes généraux qui assoient ces
approches et assurent cette progressivité.
4.3.2.1. Approche macrosismique de niveau 0
Principes fondamentaux
C’est une approche très globale utilisant directement les répartitions statistiques de dommages
des échelles d’intensité macrosismiques. Le concept de base est le suivant : si les échelles
macrosismiques sont construites pour mesurer l’intensité d’un séisme via l’observation des
dommages des bâtiments, alors, de façon inverse, il est possible de prévoir, pour une intensité
donnée dans une échelle macrosismique donnée, la distribution probable des dommages des
bâtiments en fonction de leur appartenance à l’une ou l’autre des typologies définies par
l’échelle macrosismique considérée (cf. Figure 1).

Figure 1 - Définition des typologies EMS98 et des classes de vulnérabilité associées
Le choix de l’échelle EMS-98 (Grünthal et al., 1998) s’impose dans le contexte français et
permet de fonder l’analyse de la vulnérabilité sur un standard européen. L’intensité est
estimée en observant les effets produits sur les personnes, sur l’environnement et en évaluant
les dommages (définis selon 5 niveaux D0 à D5, cf. Figure 2) subis par des bâtiments
différenciés selon 7 classes de vulnérabilité (de A à F). La classe A est celle qui représente le
comportement des bâtiments les plus vulnérables et la classe F celles des bâtiments construits
avec un haut niveau de conception parasismique.

Classification des dégâts aux bâtiments en maçonnerie
Degré 1: Dégâts négligeables à légers (aucun dégât
structural, légers dégâts non structuraux)
Fissures capillaires dans très peu de murs. Chute de petits
débris de plâtre uniquement. Dans de rares cas, chute de
pierres descellées provenant des parties supérieures des
bâtiments.
Degré 2: Dégâts modérés (dégâts structuraux légers,
dégâts non structuraux modérés)
Fissures dans de nombreux murs. Chutes de grands
morceaux de plâtre. Effondrement partiel des cheminées.
Degré 3: Dégâts sensibles à importants (dégâts
structuraux modérés, dégâts non structuraux
importants)
Fissures importantes dans la plupart des murs. Les tuiles des
toits se détachent. Fractures des cheminées à la jonction
avec le toit; défaillance d'éléments non structuraux séparés
(cloisons, murs pignons).
Degré 4: Dégâts très importants (dégâts structuraux
importants, dégâts non structuraux très importants)
Défaillance sérieuse des murs; défaillance structurale
partielle des toits et des planchers.
Degré 5: Destruction (dégâts structuraux très
importants)
Effondrement total ou presque total.
Classification des dégâts aux bâtiments en béton armé
Degré 1: Dégâts négligeables à légers (aucun dégât
structural, légers dégâts non structurels)
Fissures fines dans le plâtre sur les parties de l'ossature ou
sur les murs à la base. Fissures fines dans les cloisons et les
remplissages.
Degré 2: Dégâts modérés (dégâts structuraux légers,
dégâts non structuraux modérés)
Fissures dans les structures de types portiques (poteaux et
poutres) et dans structures avec murs. Fissures dans les
cloisons et les murs de remplissage; chute des revêtements
friables et du plâtre. Chute du mortier aux jonctions entre les
panneaux des murs.
Degré 3: Dégâts sensibles à importants (dégâts
structuraux modérés, dégâts non structuraux
importants)
Fissures dans les poteaux et dans les nœuds à la base de
l'ossature et aux extrémités des linteaux des murs avec des
ouvertures. Ecaillage du revêtement de béton, flambement
des barres d'armature longitudinale. Fissures importantes
dans les cloisons et les murs de remplissage, défaillance de
certains panneaux de remplissage.
Degré 4: Dégâts très importants (dégâts structuraux
importants, dégâts non structuraux très importants)
Fissures importantes dans les éléments structuraux avec
défaillance en compression du béton et rupture des barres à
haute adhérence; perte de l'adhérence barres-béton;
basculement des poteaux. Ecroulement de quelques poteaux
ou d'un étage supérieur.
Degré 5: Destruction (dégâts structuraux très
importants)
Effondrement total du rez-de-chaussée ou de parties de
bâtiments.
Figure 2 - Classification et description des dommages pour les bâtiments en béton, d’après EMS98

Pour chacune des classes de vulnérabilité, les dommages (D1 à D5) sont exprimés en fonction
des niveaux d’intensité (V à XII) sous la forme de matrices de probabilité de dommages
extraites de la définition des degrés d’intensité (cf. Tableau 1). La distribution des niveaux de
dommages affectant une classe de bâtiments est connu avec l’incertitude relative aux termes
« quelques », « nombreux » et « la plupart » qui traduisent le degré de précision atteignable
des enquêtes macrosismiques. Les intervalles aux bornes « floues » de la Figure 3 explicitent
de manière quantitative cette incertitude.
Classe A
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
Quelques
VI
Nombreux
Quelques
VII
Nombreux
Quelques
VIII
Nombreux
Quelques
IX
Nombreux
X
La plupart
XI
XII
Classe B
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
Quelques
VI
Nombreux
Quelques
VII
Nombreux
Quelques
VIII
Nombreux
Quelques
IX
Nombreux
Quelques
X
Nombreux
XI
La plupart
XII
Classe C
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
VI
Quelques
VII
Quelques
VIII
Nombreux
Quelques
IX
Nombreux
Quelques
X
Nombreux
Quelques
XI
Nombreux
XII
La plupart
Classe D
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
VI
VII
Quelques
VIII
Quelques
IX
Nombreux
Quelques
X
Nombreux
Quelques
XI
Nombreux
Quelques
XII
La plupart
Classe E
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
VI
VII
VIII
IX
Quelques
X
Nombreux
Quelques
XI
Nombreux
Quelques
XII
Classe F
I
D1
D2
D3
D4
D5
V
VI
VII
VIII
IX
X
Quelques
XI
Nombreux
Quelques
XII
Tableau 1 - Distribution des dommages pour différentes classes de vulnérabilité et différentes intensité
suivant l’échelle macrosismique européenne, EMS98