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PATHOLOGIE RÉNOVATION

RISQUE SISMIQUE

RENFORCERLE BÂTIEXISTANT

Basée sur un diagnostic approfondi, lastratégie de renforcement d’un bâtiment

ancien vis-à-vis du risque sismique s’orientera, selon lescas, vers une amélioration de la régularité de sa structureet de sa ductilité, une diminution des masses embarquées…Mais l’amélioration de son niveau de sécurité ne pourras’envisager, le plus souvent, qu’en restant dans uneenveloppe budgétaire «raisonnable» par rapport à lavaleur vénale du bâtiment et sa durée de vie potentielle.

TEXTE : FRANCK GAUTHIERPHOTOS & ILLUSTRATIONS :AQC

POUR EN SAVOIR PLUSDOCUMENTATIONS

• Renforcer le bâti existant en

zone sismique, plaquette del’AQC téléchargeable surwww.qualiteconstruction.com,rubrique «Nos publications».

• Principes parasismiques

en maison individuelle,MÉMO CHANTIER® de l’AQCtéléchargeable surwww.qualiteconstruction.com,rubrique «Nos publications».

• Renforcement parasismique

des bâtiments – Guide

méthodologique pour le

renforcement préventif

du bâti existant, ouvragecollectif réalisé sous ladirection de Menad Chénaf,collection «Guidestechniques» du CSTB,août 2010, à commandersur http://boutique.cstb.fr.

• Diagnostic et renforcement

du bâti existant vis-à-vis du

séisme, guide co-éditépar le CSTB et l’AFPS(parution courant 2011).

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Comme nous l’avons vu dans le numéroprécédent, les règles de la constructionparasismique s’appliquent dorénavantsur 60 % du territoire français. Outre laconstruction neuve, les bâtiments exis-

tants sont également concernés par cettemesure. Deux approches sont possibles. «Soit onne procède à aucun renforcement du bâti existant eton attend l’achèvement du cycle de renouvellementdu bâti, qui est de l’ordre de 100 ans. Dans ce cas, onmaintient pendant plusieurs décennies un niveau desécurité vis-à-vis du séisme bien inférieur à celuirequis par les règles, avec une probabilité élevée desubir un séisme majeur pour une part importantedu bâti. Soit on renforce la totalité du bâti existantafin de hisser le plus rapidement possible sonniveau de sécurité à celui requis par les règles. Dansce cas, la charge financière à supporter pour le ren-forcement intégral de tous les bâtiments de Franceserait énorme et vouerait à l’échec la réalisationd’un tel projet. Aucune des deux options n’est vrai-ment satisfaisante, la première compromet for-tement la sécurité des personnes, la seconde setraduit par une impossibilité matérielle de la réali-ser. Un compromis entre ces deux positions ex-trêmes s’impose donc : obtenir un niveau de sécu-rité “acceptable” des constructions existantesvis-à-vis du risque sismique et un coût “supportable”des renforcements», explique Menad Chénaf, chefde la division Ingénierie de la sécurité au CSTB.Un des critères également à prendre en compteest la distinction entre les bâtiments pour les-quels la mise à niveau revêt un caractère obliga-toire et ceux pour lesquels elle résulte d’unedémarche volontaire (non obligatoire). Ainsi, unbâtiment ancien, conçu et réalisé sans considéra-tion parasismique, situé dans une zone géogra-phique « nouvellement » sismique, devra êtrerenforcé en vue de résister à un séisme s’il yexiste un Plan de prévention des risques naturelsséisme (PPRN).L’arrêté du 22 octobre 2010 précise qu’il en est demême pour un bâtiment où des travaux de modi-fication des structures ou des ajouts de locauxsont prévus. Selon les cas, le renforcementconcernera alors seulement le local ajouté oul’ensemble des locaux (anciens et nouveaux) (voirencadré ci-dessous).

Réaliser un diagnostic détailléPréalablement à une éventuelle décision de ren-forcement, la résistance au séisme du bâtiment« en l’état » doit être évaluée avec précision.«Cette analyse de l’existant est une opération déli-cate, vraiment cruciale. Elle ne peut pas être confiéeà un architecte mais seulement à un ingénieurstructure ou à un bureau d’études disposant d’unesolide qualification en matière de construction para-sismique», souligne Menad Chénaf.Avant même le début du diagnostic, il faut récupé-rer, si possible, tous les plans, notes de calculs etdocuments techniques disponibles. «Mais, le plussouvent, il n’existe pas d’archives. Il faut donc se faireune opinion par soi-même, par les observations faitessur le site. Le diagnostic cherche à mettre en évidenceles vulnérabilités du bâtiment, notamment en se po-sant des questions sur la régularité de sa structure»,précise Wolfgang Jalil, ingénieur en génie civil etprésident d’honneur de l’Association française degénie parasismique (AFPS).L’examen visuel des éléments porteurs verticauxet des contreventements permet déjà d’estimerla vulnérabilité du bâtiment. Cela ne suffit pas: ilfaut aussi déterminer les descentes de chargesréelles, notamment dans le cas d’une modifica-tion de destination du bâtiment.«En matière de diagnostic, il n’existe pas de méthodestandard prédéfinie, ni de recette miracle, il faut chaque fois raisonner au cas par cas. Cela ne s’avèrepas trop difficile avec une construction métalliquecar tout est apparent. En revanche, avec le béton,cela devient plus délicat car les armatures sontmasquées. Pour reconstituer le plan

“Un bâtiment ancien, conçu et réalisésans considération parasismique, situédans une zone géographique“nouvellement” sismique, devra êtrerenforcé en vue de résister à un séismes’il y existe un Plan de prévention desrisques naturels séisme (PPRN)”

Des fiches techniques détaillées pour le renforcementPublié en août 2010, le guide technique du CSTB sur le renforcement préventif du bâti existant (voir encadré « Pour en savoir plus »ci-contre) cible les constructions réalisées entre 1945 et 1970 en raison du développement important d’immeubles collectifs à cetteépoque. En effet, leur potentielle vulnérabilité vis-à-vis des séismes, due notamment à leur forme élancée, aurait desconséquences lourdes en termes de nombre de victimes et de dégâts matériels. Tant par leur conception architecturale etstructurelle que par leur mode de construction, ces bâtiments sont très marqués par leur époque. Le choix de bâtiments dits« représentatifs » en est donc facilité. Les bases statistiques disponibles au CSTB sur des bâtiments-tests ont été exploitées pourqu’ils soient le plus représentatifs possible de la majorité du parc. Dans ce guide, les types de contreventements les pluscouramment utilisés en France sont analysés (voiles en béton armé, voiles en maçonnerie chaînée, portiques en béton armé). À la fin de l’ouvrage, des fiches détaillent chacune des techniques de renforcement en précisant les types de bâtiments concernés, le domaine de renforcement, les caractéristiques mécaniques visées, les objectifs visés, les précautions et limites d’utilisation ainsique leur mise en œuvre pratique.

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Bon à savoirRetrouvez encartéesdans ce numéro :- la plaquette Renforcer

le bâti existant en zone

sismique ;- la plaquette Prendre en

compte le risque sismique

pour les bâtiments neufs

dès la conception.



d’armatures, il existe différents types d’appareils quifacilitent leur localisation mais le niveau de précisiondes résultats obtenus est parfois complexe à appré-cier. Il faut ensuite évaluer leur comportementmécanique, soit par des essais, soit en ayant unebonne connaissance des caractéristiques et perfor-mances des matériaux employés à l’époque de laconstruction du bâtiment. Il s’agit d’une vraie enquêtedans laquelle aucune source d’information n’est ànégliger. Quand il y a déjà eu des diagnostics, il fautrecouper ses informations avec celles figurant dansles rapports antérieurs», précise Menad Chénaf.La diversité des types constructifs du parc existantinterdit toute démarche systématique en matièrede diagnostic. «À la demande de la Direction de l’ha-bitat, de l’urbanisme et des paysages (DHUP-MEDDTL),le CSTB et l’AFPS ont rédigé un guide relatif au dia-gnostic et au renforcement du bâti existant vis-à-visdu séisme qui devrait bientôt paraître. Il ne s’agit pasde donner un référentiel clés en mains mais de four-nir aux professionnels des éléments fiables deméthodologie», signale Claude Saintjean, de la di-rection des techniques et des méthodes de Socotec.

Bien évaluerle rapport gain de sécurité/prixLe diagnostic permet d’estimer la résistance dubâtiment à un séisme donné, puis de définir lesstratégies de renforcement envisageables, avecleurs avantages et inconvénients. Et de chiffrerleur coût… « L’objectif est de déterminer si le bâ-timent est “raisonnablement” renforçable ou pas. Ladépense est-elle déséquilibrée par rapport au gainde résistance ou pas? Par exemple, si on gagne 20 %de résistance en dépensant 50 % de la valeur vénaledu bâtiment, est-ce intéressant ? », questionne

Menad Chénaf. « Des courbes de calcul existent.Elles montrent qu’on peut obtenir, dans un premiertemps et dans certains cas, un gain important enmatière de sécurité pour un coût relativementmodeste. Mais ensuite, pour gagner un peu plus desécurité, il faut dépenser des sommes vraiment trèsimportantes», commente Claude Saintjean.D’une manière générale, les solutions techniquesproposées doivent permettre de rester dans deslimites telles que la décision de renforcer ou nonun bâtiment ne soit pas uniquement dictée pardes considérations financières.« Si le renforcement est volontaire, c’est au maîtred’ouvrage que revient la décision finale en fonctiondu budget qu’il avait prévu. Il ne faut pas, a priori,viser un niveau de sécurité identique à celui d’uneconstruction neuve, mais un niveau intermédiaire,adapté au risque encouru. Dans le cas où le renfor-cement est obligatoire, son coût peut être jugécomme trop important par rapport à la valeurvénale du bâtiment et sa durée de vie restante. Ilfaudra alors se poser la question de savoir s’il n’estpas plus intéressant de le démolir pour le recons-truire en conformité avec les nouvelles règles para-sismiques…», précise Wolfgang Jalil.Dans certains cas, le diagnostic révèle que des tra-vaux de renforcement ne sont pas nécessaires. Il peuty avoir alors, parfois, certaines mesures à prendrecomme des restrictions d’usage du bâtiment, unemaintenance ou une surveillance particulière.

Définir la stratégiela plus appropriéeComme on l’a vu, le choix d’une stratégie de ren-forcement dépend de nombreux paramètres.L’objectif premier du renforcement est d’au

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moins assurer la sauvegarde des vies humainesen améliorant la résistance des structures et enréduisant leur degré de fragilité. Il s’agit ensuitede trouver le meilleur compromis en tenantcompte du coût, de la durée des travaux et de lagêne occasionnée aux occupants.Les préliminaires à toute stratégie consistent àrendre le bâtiment non fragile et à améliorer larégularité de sa structure. Rendre le bâtimentnon fragile revient à éviter le risque de rupturesoudaine de certains éléments. En effet, en casde séisme, l’effondrement des éléments fragilespeut occasionner des pertes humaines et empê-cher l’évacuation des survivants.Pour rendre le bâtiment non fragile, il faut amé-liorer sa ductilité. Il s’agit d’assurer au bâtimentune plus grande déformabilité avant rupture, sanspour autant nécessairement augmenter le niveaudes efforts qu’il peut supporter. L’amélioration dela résistance des structures ductiles apportera ungain significatif. Il en est de même en améliorantla résistance des structures non ductiles.Une des possibilités est le renforcement desplanchers en béton armé par le collage de platsen composite de carbone. Ils jouent le rôle d’ar-matures de traction et viennent ainsi compléterles armatures en acier existantes. L’Associationfrançaise de génie civil (AFGC) a édité des règlesde dimensionnement à ce sujet.Le renforcement par chemisage d’un mur existantou de poteaux peut s’effectuer à l’aide d’un treillissoudé et de béton projeté ou l’application de ma-tériaux composites (fibres de carbone ou de verre…).Le renforcement des portiques peut se faire en lesremplissant ou en ajoutant une croix de contreven-tement, en forme de K ou de croix de Saint-André,

en charpente métallique ou en béton armé.« Remplacer certaines cloisons légères par desmurs plus lourds ou rajouter des murs en bétonarmé est souvent la technique la plus efficace et lamoins coûteuse. Mais il n’est pas toujours facile deréaménager les locaux… Pour les structures de typepoteaux/poutres en béton armé, c’est un peu plussimple car il peut être suffisant de chemiser lespoteaux et les poutres avec du béton armé »,explique Claude Saintjean. D’autres solutionscomplémentaires existent pour améliorer la duc-tilité du bâtiment, comme l’ajout de chaînageshorizontaux et verticaux en béton armé pourencadrer les murs en maçonnerie, les plancherset les ouvertures.L’absence de régularité du bâtiment se traduithabituellement par l’existence d’étages faibles(sans contreventements verticaux), au rez-de-chaussée par exemple. L’inégale répartition desmasses le rend vulnérable. «Ajouter un mur pourredresser le centre de torsion du bâtiment et ainsi le rééquilibrer est, dans certains cas, particuliè-rement efficace. Cela peut aussi conduire à repenserla fonctionnalité du bâtiment : construire un nou-veau mur peut impliquer de changer l’emplacementde l’entrée, par exemple», explique Menad Chénaf. Autre piste à explorer: l’allégement de la structuredu bâtiment. En réduisant les charges d’exploitation,cela permet de limiter la transmission

“Les préliminaires à toute stratégieconsistent à rendre le bâtiment non fragileet à améliorer la régularité de sa structure”

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Principales techniques derenforcement :• réduction des masses pour

réduire l’action sismique ;• solidarisation de deux blocs de

bâtiment lorsqu’il estimpossible de réaliser un jointde désolidarisation (voir figure n° 1) ;

• renforcement du système defondations (voir figures n° 2à 5). Objectifs : augmentationde la surface d’assise pourréduction de la pression sur lesol, augmentation de la rigiditéet renforcement du ferraillagede la semelle ;

• renforcement par application dematériaux composites (fibrescarbone, verre…) ou parchemisage en béton armé(voir figures n° 4, 6 et 7).

Source: Plaquette de l’AQCRenforcer le bâti existant enzone sismique.



des sollicitations sismiques. Il suffit, par exemple,de remplacer les planchers épais par des planchersplus minces donc plus légers.

Assurer un réel suivi des travauxAu niveau des travaux, deux approches sont pos-sibles: le renforcement par l’intérieur, avec la gêneque cela occasionne, ou la conception d’une nou-velle structure, si possible à l’extérieur du bâtiment.Celle-ci aura à résister à elle seule à l’action totaledu séisme provenant de sa masse propre et de celledu bâtiment ancien. Ce dernier n’a plus alors qu’àassurer sa descente de charge, compte tenu du dé-placement horizontal. L’objectif est de retrouver,dans chaque direction horizontale, deux murs decontreventement fondés sur une nouvelle semelleavec, si nécessaire, des micro-pieux (ou tirants)pour reprendre les tractions (voir figures n° 1 et 2ci-dessous). Ces murs de contreventement peuventaussi être réalisés à l’intérieur du bâtiment (voirfigures n° 3 et 4 ci-dessous).Dans certains cas, il peut s’avérer intéressant derenforcer les fondations du bâtiment, lorsqu’ellespeuvent se prêter à cet exercice. En augmentantleur surface d’assise, on réduit la pression sur lesol et on accroît la rigidité globale du bâtiment. Il

suffit pour cela de renforcer le ferraillage de lasemelle, de solidariser les fondations par l’ajoutde longrines ou de renforcer les fondations par unchemisage en béton armé des poteaux.Signalons également que les éléments non struc-turaux ne doivent pas être négligés. Il faut no-tamment prévenir leur effondrement par un liaison-nement adapté aux structures. Dans le cas d’unecheminée, par exemple, l’ajout de cornièresmétalliques formant un corset est souvent indis-pensable. La mise en œuvre de systèmes d’accro-chage pour éviter la chute de parties d’éléments (au-vents…) ou de meubles lourds (chauffe-eau,armoire…) est peu coûteuse et efficace.L’idéal serait que le suivi des travaux soit assurépar l’équipe chargée du diagnostic. Elle pourraitainsi vérifier que les travaux réalisés sont bienconformes à ses préconisations.Au final, une question s’impose: comme le bud-get des maîtres d’ouvrage n’est pas extensible àl’infini, ces travaux de renforcement vis-à-vis durisque sismique ne vont-ils pas entrer en concur-rence avec ceux visant à améliorer les perfor-mances énergétiques de ces mêmes bâtimentspour satisfaire les exigences du GrenelleEnvironnement à l’horizon 2020? ■

“L’idéal serait que le suivi des travaux soit assurépar l’équipe chargée du diagnostic. Elle pourraitainsi vérifier que les travaux réalisés sont bienconformes à ses préconisations”

Choix d’une statégiede renforcement : la stratégieconsiste à trouver, parmi unegamme de solutions possibles,le renforcement optimal qui tientcompte du coût, de la durée destravaux, de la gêne apportée auxoccupants (délogés ou non).

Source: Plaquette de l’AQCRenforcer le bâti existant enzone sismique.

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