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LES LEÇONS DU SEISME DariusAMIR-MAZAHERI DE LOS ANGELES Tout séisme important en Califo rnie mono- polise l'attention des ingénieurs et des sismologues du monde puisque : - Il fournit un v rai trésor d'en regist rements sismiques à la Communauté scientifique internationale. - Il met en évidence le bon comportement des ouvrages et des constructions en général, ce qui est très prometteur et encou- rageant en ce qui concerne l'efficacité des normes de p rotection et le savoir fai re améri- cain dans ce domaine, même si il est vrai qu'à l'occasion de chaque séisme on constate que toutes les prévisions du passé en terme d'intensité sont dépassées. - Enfin - et ceci est un paradoxe - il frappe de plein fouet et de façon spectaculaire les grands ponts alors que les séismes d'ailleu rs ont toujours la particularité d'épargner plutôt les ponts. Quand on connaît l'importance des grands ponts américains dans l'o rganisation de la vie urbaine (débits de l'ord re de 200 000 à 300 000 véhicules/jour sur le même pont) on PACIFIC EAN Northridge (épicentre) Limite de la zone de rocher, par opposition avec le bassin en alluvions Aménagement et Nature no 112 réalise l'intérêt que portent les spécialistes des ponts aux séismes californiens. Cet intérêt est pa rticul ièrement sensible en France actuellement puisqu'un e norme euro- péenne pour la protection parasismique des ponts (Eurocode 8 - Partie 2) est en voie d'élaboration en parallèle avec un projet de Recommandations Nationales. LE SÉISME DE NORTHRIDGE Le séisme de Northridge (séisme du 17 janvier 1994 connu du public sous le nom de séisme de Los Angeles) a été de mag nitude 6,7. Cet article essai e d'en présente r les effets sommairement et s'est donné comme cadre le comportement des ponts de Los Angeles. Les aspects sismologiques et géologiques n'y sont pas développés. Les conclusions pour les bâtiments ne sont pas fondamentale ment différentes et sont présentées brièvement. Il n'y a pas deux séisme qui se ressem- blent. Alors qu'o n croyait avoi r tout vu en ce 1 Fairfax-Venice sur FWY 1 0 2 Ponts Miss ion Gothie 3 - 4 lnterconnection San Fernando et pont sur FWY 5 -1 9 - qui concerne les causes de la ruine des ouvrages d'art soumis au séis me, le séis me de North ridge met en évidence ses p ropres particularités et nous invite à approfondi r nos réflexions. Il est certes intéressant d'analyser de près les particularités de ce séisme mais passer en revue ses points com muns avec d'autres séismes est aussi significatif. POINTS COMMUNS AVEC LES AUTRES SÉISMES Le premie r point à mettre en évidence est le très bon comportement des ouvrages d'art, malgré la forte inte nsité des mouvements de sol : sur une population de 3 000 ponts et viaducs soumis au séisme dans la grande agglomération de Los Angeles, seuls 9 ponts sont sérieusement endommagés. Il faut en plus signaler que tous ces ponts, const ruits avant 1973 (date d'entrée en vigueur des nouvelles mesures de CAL TRANS (1) pour la protection parasismique des ponts), étaient sur la liste des ouvrages à mettre à niveau et en attente de mesures de confortement, ce qui renforce l'optimis me envers la p ratique américaine puisque, suivant CALTRANS, aucun pont conç u ou renfo rcé suivant les normes actuellement en vigueur e n Califor nie n'a été sérieusement endommagé au cou rs de ce séisme. Le mérite en revient certes au savoir-faire californien en matière de protection contre le séisme mais aussi, et s urto ut, à la qualité conceptuelle et constructive des ouv rages d'art qui leur assure une meilleure rési stance au séisme, toutes choses égales par ailleurs. Certains dégâts sismiques s ur les ouvrages d'art font mai nte na nt partie du domaine clas sique. Il s'agit notam ment de ruines dues : - à une ins uffisance de l'assise au drit des appuis (accident de Bay Brige à San Francisco en 1989 par exemple), · - à une erreu r de conception locale, notam- ment en ce qui concerne le fer raillage des nœuds et le ferraillage des co nsoles courtes que forment l'about des consoles porteuses des travées cantilever américaines (Cypress Bridge à San Francisco en 1989), - à un mauvais comporteme nt du sol ou des remblais au d roit des culées pouvant entraîner des désord res dans la st ructu re de l'ouvrage (Siough Br idge sur la N1 à Watsonville en 1989) , - à un déplacement différentiel des appuis les uns par rapport aux autres. Les ponts de Los Angeles n'échappent pas à ce type de dégâts puisqu'au moins deux ponts sur le réseau autoroutier F 5, F 14 du ( 1 ) California Transportation : le bureau américain des Ponts et Chaussées.

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Page 1: LES LEÇONS DU SEISME DE LOS ANGELES

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LES LEÇONS DU SEISME DariusAMIR-MAZAHERI DE LOS ANGELES

Tout sé isme i mportant en Cal iforn ie mono­p o l i s e l 'at te n t i o n d e s i n g é n i e u rs e t d e s s ismologues du monde pu isque : - Il fourn i t u n vrai trésor d'enregistrements s i s m i q u e s à la C o m m u nauté sc ie nt i f i q u e i nternationale . - I l met en évidence le bon comportement d e s o u v ra g e s e t d e s c o n s t r u c t i o n s e n généra l , c e q u i est très prometteu r e t encou­rageant e n ce qui concerne l 'efficacité des normes de protect ion et le savo i r fai re améri­cai n dans ce doma ine , m ê m e s i i l est vrai q u 'à l ' o c c a s i o n de c h aq u e s é i s m e o n constate que toutes les prévis ions du passé en terme d' intensité sont dépassées. - Enf in - et ceci est un paradoxe - i l frappe de p le in fouet et de façon spectacu la i re les g rands ponts alors que les séismes d'ai l leurs ont toujou rs la particu larité d'éparg ner plutôt les ponts.

Quand on connaît l'i mportance des g rands ponts amér ica ins dans l 'organ isation de la v ie u rbai ne (débits de l 'o rd re de 200 000 à 300 000 véhicu les/jour su r le même pont) on

PACIFIC OCEAN

Northr idge (épicentre)

Li mite de la zone de rocher, par opposit ion avec le bass in en al luv ions

Aménagement et Nature no 112

réal ise l' i nté rêt que portent les spécia l istes des ponts aux sé i smes ca l i fo r n i e n s . Cet i n térêt est pa r t i c u l i è re m e n t s e n s i b l e en France actuel lement puisqu'une norme euro­péenne pou r la protection paras ismique des ponts ( E u rocode 8 - Partie 2) est e n vo i e d'élaboration en paral lè le avec un projet d e Recommandations Nationales.

LE SÉISME DE NORTHRIDGE

Le sé isme de Northr idge (sé isme du 17 janvier 1994 connu du publ ic sous le nom de séisme de Los Angeles) a été de magnitude 6, 7 . Cet art ic le essa ie d 'en présenter l es effets sommairement e t s'est donné comme cadre le com portement des ponts de Los A n g e l e s . Les as pects s i s m o l o g i q u e s e t géolog iques n'y sont pas développés.

Les co nc l us i ons po u r les bât i m e nts ne sont pas fondame nta lement d i ffére ntes et sont présentées brièvement.

I l n'y a pas deux séisme qui se ressem ­blent. Alors qu'on croyait avo i r tout v u e n ce

1 Fairfax-Venice sur FWY 1 0

2 Ponts M ission Gothie

3 - 4 lnterconnection San Fernando et pont sur FWY 5

- 1 9 -

q u i conce r n e les causes de la r u i n e des ouvrages d'art soumis au sé isme, le séisme de Northr idge met en évidence ses propres particu larités et nous i nvite à approfondir nos réflexions. I l est certes intéressant d'analyser de près les particu larités de ce séisme mais passer en revue ses po ints communs avec d'autres séismes est aussi s ign if icatif.

POINTS COMMUNS AVEC LES AUTRES SÉISMES

Le premier point à mettre en évidence est le très bon comportement des ouvrages d'art, malgré la forte i ntensité des mouvements de sol : su r une popu lation de 3 000 ponts et v iaducs sou m i s au séisme dans la grande agg lomération de Los Angeles, seuls 9 ponts sont sér ieusement endommagés. Il faut en p lus s ignaler que tous ces ponts, construits avant 1973 (date d'entrée en v igueu r des nouvelles mesu res de CAL TRANS (1) pour la protect ion paras ismique des ponts ) , étaient sur la l iste des ouvrages à mettre à n iveau et en attente de mesu res de confortement, ce qui renforce l 'opt im isme envers la pratique amér i ca i ne p u i s q u e , su i vant CALTRANS, aucun pont conçu ou renfo rcé su ivant les normes actuel lement en vigueur en Californie n'a été sérieusement endommagé au cours de ce séisme.

Le mérite en revient certes au savoi r-faire cal iforn ien en mat ière de protection contre le sé isme mais auss i , et su rtout, à la qua l ité conceptue l le et constructive des ouvrages d'art qui leur assure une mei l leure résistance au séisme, toutes choses égales par ai l leurs .

C e r t a i n s d é g ât s s i s m i q u e s s u r l e s o u v rages d'art fo nt ma i n tenant part ie d u domaine c lass ique . I l s'ag it notam ment d e ru i nes dues : - à une insuffisance de l 'assise au drÇJit des a p p u i s ( a cc i d e n t d e Bay Br icjg e à San Francisco en 1989 par exemple) ,

·

- à une erreu r de conception locale, notam­ment en ce q u i concerne le ferrai l lage des nœuds et le ferrai l lage des consoles courtes que forment l 'about des consoles porteuses des travées cant i lever américaines (Cypress Bridge à San Francisco en 1989) , - à u n m auvais com porte ment du sol ou des remb la is au d ro i t des cu lées pouvant entraîner des désordres dans la structu re de l ' o u v ra g e ( S i o u g h B r i d g e s u r la N 1 à Watsonvi l le en 1989) , - à un déplacement différentiel des appu is les uns par rapport aux autres.

Les ponts de Los Angeles n'échappent pas à ce type de dégâts pu isqu'au moins deux ponts sur le réseau autoroutier F 5 , F 14 du

( 1 ) Cal iforn ia Transportation : le bu reau américain des Ponts et Chaussées.

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Nord de San Fernando se sont effondrés pour des raisons s imi laires. Par contre, la particu la­r i té de North r idge est de mettre en avant d'autres types de rupture dans les pi les.

PARTICU LARITÉS DE NORTH RIDGE

La première particularité de Northridge est certainement l'importance des accélérations enregistrées au sol . L'énigme qu i en découle est l e très bon comportement des ponts , mais aussi de l'ensemble des constructions dotées d'un m in imum de qual i té , malgré ce niveau très sévère d'agression .

Ces deux constatations vont sans doute amener les autor i tés compéten tes amér i ­ca ines à réviser à la hausse les accé léra­t i o n s n o m i n a l e s p o u r te n i r c o m pte d e Northr idge, mais aussi et en m ê m e temps les coefficients de comportement pour ten i r com pte du bon comportement des struc­tures, face à cet événement.

En ce qui concerne les types de dégâts constatés sur les ponts, les points su ivants sont à relever : - pour la prem iè re fo i s , o� constate des r up tu res d a n s des p i l e s d e p o n ts s a n s qu'une erreur man ifeste e t notable soit d e suite détectée dans le principe de ferrai l lage (même s'i l est vrai qu 'a priori le ferra i l lage t ransversa l s e m b l e fa i b l e v i s-à-v i s d u ferrai l lage longitud ina l ) , - les ruptures ont l ieu pas toujours là où on les attend le plus. Il arrive même de détecter des ruptures en p le i n m i l i eu des p i les (cf. Ven ice-Cienega sur FWY 1 0 ) , - les ouvrages endommagés sont presque toujours fortement biais. Il n'est pas certain q u e ce fait s o i t à l ' o r i g i n e d e s ru p tures constatées, mais i l -est d'ores et déjà évident que le biais n'a pas arrangé la situation (cf. Ve n i ce - C i e n e g a s u r FWY 1 0 et M i s s i o n Gothie sur FWY 1 1 8) , - l' interaction sol-structu re a probablement j o u é dans le cas de c e r ta i n s o u v rages (Mission Goth ie su r FWY 1 1 8) , - l e comportement d ifférent des cu lées par rapport aux pi les (souplesse différente mais a u s s i e t p r o b a b l e m e n t d é p l ace m e n ts s ismiques différents entre les cu lées et les bases des p i les) pourrait être à l'orig ine de certa ins dégâts notables (Ven ice-C ienega sur FWY 1 0) .

PRÉSENTATION E T POSITION DES OUVRAGES ENDOMMAGÉS

Les ouvrages endommagés se trouvent : - pour la plupart au Nord du bassin de San Fernando et très proche de l'épicentre, - le long de l'autoroute Est-Ouest FWY 1 0 , dans le bassin de San Fernando de celu i de Los Angeles

Pour les deux groupes, de fortes ampl if i ­cati ons du mouve m e n t s i s m i q u e ont été enregistrées à prox imité, mais les causes de ces ampl ifications semblent être d ifférentes : -le groupe Nord est s i tué à la l i m ite du bassin de San Fernando. L'effet de di rectivité du séisme vers le Nord , condi t ionné par la

Aménagement et Nature no 112

géométrie et les particularités du mouvement à travers la fai l le de Northridge, est certainement à l'origine de cette concentration de dégâts. Je pense pour ma part que le conf inement du bassin - ajouté au rôle actif que la petite fai l le de Mission Hi l l a pu jouer - a contribué à une a m p l i f i cat i o n encore p l u s i m portan t des mouvements forts dans cette rég ion - le g ro u p e S u d es t s i t u é le l o n g d ' u n a n c i e n canyon q u i d 'après l e Profess e u r lwan de Cal tech présentait encore u n fo rt re l ief i l y a près d'un s iècle. Il est possib le q u e ce c a n y o n a i t été u t i l i s é co m m e décharge, ce qui expl iquerait la surface p late actue l l e dans le vo is i nage de la FWY 1 0 , auquel cas un fort effet de site, ajouté à une mauvaise rés istance du sol seraient à l 'ori ­g ine des dégâts constatés.

L'hypoth èse d'u n e deux ième secou sse par t i e d e la prox i m i té d e S a n ta M o n ica environ 5 secondes après la secousse pri n ­c ipale (thèse étayée par le s ignal enreg istré dans la City Hal l de Santa Mon ica) a égale­ment été avancée. L'hypothèse est séd u i ­san te p u i s q u 'e l l e fo u r n i t u n e exp l i cati o n co m p l é m e n ta i re a u x m o u ve m e n ts forts con statés l e long d u FWY 1 0 , mais l 'ab­sence de to u te rép l i que au vo i s i nage de Santa Mon ica fait douter de la créd ib i l ité de cette thèse, comme le sou l ig nent, s i j uste­m e n t , J a cq u e s B e t b e d e r- M a t i b e t e t Ber tra n d Gre l l e!. E n to ut cas , l e m o u ve­ment en reg istré à l' i n tersection des FWY 1 0 e t 4 0 5 ( e n v i ro n 6 km à l ' O u e s t d e s o u vrag e s e n d o m m a g é s ) n e p e r m e t n i d'écarter cette thèse n i d e l a confirmer déf i ­n i tivement.

CLASSIFICATION DES OUVRAGES ENDOMMAGÉS

O n p e u t schémat i q u e m e n t d i v i s e r l e s dégâts en p lusieurs types. Par coïncidence ou par logique, on ne sait pas très bien , les d i ffé rents types de dégâts correspondent a u s s i à d e s pos i t i o n s g é ogra p h i q u e s données. • Ouvrages sur l'autoroute FWY 5 au Nord du bassin de San Fernando :

Il y a peu à d i re sur les deux ouvrages s in istrés : l 'un sur l'échangeur FWY 5 plus au N o rd et à la l imi te du bass i n de Newha l l pu isque l es causes de rupture son t ce l les qu 'on constate dans la quasi -major i té des s in istres des ponts à savoi r, une largeur d'as­sise insuffisante et/ou une conception i nadé­q u ate des conso les cour tes d'ap p u i des travées canti lever.

Ce qu i est éton nant c'est que la leçon du sé i sme de San Fe rnando de 1 97 1 s u r l e m ê m e é c h a n g e u r, a l o rs q u ' i l é ta i t e n construction , n 'ait pas été prise en compte p u i s q u e déj à , à l 'époque , l 'ouvrage avai t perdu l 'une de ses travées. En fait , s i les acc idents su r ces ponts ont été les mo ins i ntéressants d u po int de vue de l 'ingén ieur, i ls ont constitué néanmoins les s in istres les plus spectaculaires, donc fortement mis en avant par les médias. • Mission Gothie Br idge sur l'autoroute FWY 1 1 8

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I l s'ag i t d 'u n e sér ie de ponts j u m e lés à l 'extrémité Nord du bass in de San Fernando et au vo is i nage de la Mission Hi l is Fau lt et de Granada Hi l ls dont le p lus spectaculaire est la M i s s i o n G o th i e B r i d g e . L'u n d e s deux ponts j u melés s'est complètement effondré et éta i t déjà déb layé au moment de notre arrivée. Le deuxième pont, très endommagé, est tou jours s u r p lace, comme par magie , pour constituer u n témo in .

L e s p a r t i c u l a r i t é s du s i te s o n t l es su ivantes : mouvements très fo rts enregis­trés dans le vo is i nage avec poss ib i l i té d'ac­célération au sol d'environ 1 g aussi b ien en h o r i z o n ta l q u 'e n ve r t i ca l ; b e a u c o u p de mouve m e n ts de te rra i n constatés s u r les co l l i nes ; le tronçon d'autoroute est consti tué d'u ne série de passages i nférieurs rel iés par des tronçons sur remblai . Les tassements du remblai entre les P.l . ont parfo is atte int 45 à 50 cm. • Ouvrages sur la FWY 1 0

Il s'ag it d e deux passages i nférieurs forte­ment endom magés : - le Fai rfax Br idge dont les deux tabl iers ju melés se sont complètement effondrés - le Ve n ice-Cienega Br idge dont l 'un des tab l ie rs s'est effo ndré en laissant l e 2ème comme témoin

Cet ouvrage est i n té ressant en ce sens qu' i l montre ce qu' i l ne faut su rtout pas fai re quand il s'ag it de concevoir un pont en zone s ismique . Mais il faut préciser que ce pont aussi a sans doute sub i des accé lérations notables puisque l 'ouvrage instrumenté à la jonct ion FWY 405 - FWY 1 0 à 6 km à l'Ouest

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de notre ouvrage , montre des mouvements avec des accé lérat ions au sol dépassant 1 g . • Quatrième fami l le d'ouvrages

Tout rapport de mission post-s ismique est, par vocat ion, d'un ton plutôt catastrophiste. I l n e faut su rtout pas q u e les trois types d e ponts t ra i tés p récéd e m m e n t fas s e n t o u b l i e r l a quatr ième fam i l l e , regroupant 9 9 , 7 % de l a population totale des ponts d e l a grande agglo­

. mération de Los Angeles, qu i sort victorieuse­ment de cette nouve l le épreuve. La connais­sance et l a p rotect i o n paras i s m i q u e et en bonne voie. Bravo les I ngénieurs Américains !

Deux ouvrages restent particul ièrement inté­ressant. Le premier est : l 'échangeur au nœud F 1 0 - F 405 à envi ron 6 km à l 'Ouest des ouvrages endom magés . Les accé lé rat i ons enregistrées y sont très fortes. L'ouvrage est sans doute d i mens ionné su ivant les mêmes critères que ceux uti l isés pour les ponts effon­drés à quelques ki lomètres plus loi n . Son bon comportement sous le séisme semble mettre en évidence l'importance de l'effet de site très local au droit des ponts Cienega et Fairfax. Le d e u x i è m e o u vrage est le p o n t s u s p e n d u Vincent Thomas Bridge à quelques 5 8 k m au Sud de l 'épicentre.

PO LITIQUE DE CONFORTEMENT DES PONTS EN CA LIFORNIE

Avant 1 97 1 les séismes cal iforn iens épar­gnaient m i racu leusement les ponts. Sous le sé isme de 1 97 1 (San Fernando) de magn i ­tude 6 ,4 , une partie de l 'échangeur F5- F 1 4 , a lors en construct ion s'effondra. Les conclu­s ions ti rées de ces séismes fu rent a lors assez m i t i gées p u i s q u e g l o b a l e m e nt l e s dégâts restaient i ns ign ifiants mais en même temps la vu l né rab i l i té de certai ns types de ponts se mettait en év idence . I l fut a lo rs déc idé de conforter par des atte lages en câble et/ou à l'aide de boulons en cisa i l lement env i ron 60 ponts à travées indépendantes, jugés les p lus vu lnérables, parmi les 1 200 recensés.

La s ituation demeura ainsi j usqu'en Octobre 1 987 où le séisme de Wh ittier de magnitude 5 ,9 endommagea l'échangeur de Santa Anna et le pont sur la Gabriel River. Les pi les des ponts effondrés ayant été exclusivement en fût un ique , u n program me i ntens i f de renforce­ment de ce type de p i l e par chemisage sur toute la hauteu r fu t entrepris.

Le s é i s m e de m a g n i t u d e 6 , 7 de L o m a P r i eta e n Octobre 1 989 c a u s a l a r u ptu re d ramatique de Cypress Br idge e t f u t à l 'or i ­g i n e d 'u n e m o b i l i sat i o n de CALT R A N S , à g rande éche l le , pu isq u' i l fut décidé d'al louer u n budget de 300 M$ par an , su r une du rée d e 5 a n s , a u confo r te m e n t des ponts en C a l i fo r n i e . En ré a l i t é , s e u l 1 /3 de cet te somme fu t rée l lement u t i l i sé . Le programme f ixa e n p re m i ère p r io r i té les ponts à deux n iveaux s u r so l s o u p l e mais l e s p i l e s en doub le-fût ( po rt i q u e transversal ) ent rèrent a u s s i d a n s l a l i s t e d e s c o n fo r t e m e n t s (co m m e o n pouvai t l e dev i ne r fac i l ement ) . Ma is ce séisme montra en même temps les l im ites d'u n s imple confo rtement par attelage ou par boulonnage, (exe mples de Bay Br idge et de Cypress Br idge) .

Aménagement et Nature no 112

Concernant le Com ité de Los Angeles, à la ve i l l e du séisme de Northr idge, 1 1 5 ponts avaient déjà été confortés dans le cadre de ces programmes. 1 90 étaient sur la l iste pou r 1 996 avec un budget prévu de 1 00 M $, le reste des travaux est imés par CALTRANS nécessitait encore 150 M$ pour p l us tard .

North ridge a donné l'occasion de vérifier l'ef­f i cacité de cette po l i t ique de conforte ment . Rappelons ce qui a été d i t et écrit par les auto­rités cal iforniennes : les ch i ffres mettent en évidence ce bi lan sans nécessité de commen­taire. Les 1 1 5 ponts déjà renforcés dans le Com ité de Los Angeles seraient tous sortis victorieux de ce séisme : la seule fausse note de CAL TRANS avait été d'avoi r classé l'un des ouvrages de FRW 1 1 8 , construit en 1 973 près de Mission Gothie Bd comme acceptable sans confortement, alors que l'ouvrage fut complète­ment démoli pendant le séisme.

Un deuxième détail sur l'autoroute de Santa M o n ica ( FWY 1 0) m é r i te d 'ê t re s i g n a l é . L'autoroute comporte (ou pl utôt comportait) trois ouvrages assez proches et ressemblants, sans être toutefois identiques. Le plus vulné­rable des trois. Cadi l lac Bridge, avait déjà été renforcé (chemisage métal l ique toute hauteur en appl ique sur les pi les, attelage, etc . ) . I l fut indemne après le séisme. Les deux jugés un peu mo ins vu lné rabl es. Fai rfax et C ie nega Bridges, attendaient leur tour pour recevoi r le conforte ment (programmé pour Mars-Avr i l 1 994) ; le séisme est arrivé un peu tôt e t i l s se sont tous les deux effondrés.

Autant l 'efficacité de l 'anc ien systè me de confortement des ponts californiens (attelage par câble et f ixat ion par bo u lonnage) était discutable, autant le nouveau système consis­tant à renforcer les piles rondes par un chemi­sage métal l ique en appl ique se montre perfor­mant. Cette expérience mérite même d'être uti l isée dans le cas des nouveaux ponts (2) .

(2) La revu e ENR (Engineer ing News Record) du 2 1 M a rs 1 994 v i e n t de pu b l i e r l e p r o g r a m m e d e CALT RANS pou r f i n 1 995 : l a m i se à n iveau de 1 039 ponts ca l i forn iens à la même vitesse qu e la reco nstru ct ion des ponts effondrés en janv ier. Le bu dget annoncé est de 1 à 1 , 5 G$. Il fau t ajou ter à cela 650 M$ nécessaires pou r le renforcement des ponts à péage de la Cal i forn ie du Nord .

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ESSAI DE CONCLUSION

En ce qu i concerne le comportement des ponts, les pr incipales conclusions qu'on peut tirer de Northr idge 1 994 pou rraient être résu­mées comme su it . - B o n n e rés i s tance des ponts p u i s q u e seu ls 9 ouvrages sur un nombre total d e 3 000 ont été sér ieusement endommagés, soit 3 %o - Comme toujours dans le cas de grands séismes affectant les zones urbaines, malgré le nombre très l im ité, même négl igeable, des ouvrages endommagés, ces s in istres furent t rès s p ectac u l a i res et d'u ne i m por tance économique et socio log ique capita le . Pou r s'en rendre compte, i l faut ins ister s u r le cas des autoroutes u rbai nes FWY 1 0 et FWY 405 q u i t rave rsent la v i l l e m ê m e de Los A n g e l e s et q u i assu rent l e t raf i c le p l u s i n tense du monde . La FWY 1 0 ass u re u n débit journal ier d e 300 000 à 350 000 véhi­c u l e s . On c royait avo i r t'Jut vu avec Bay Br idge à San Francisco avec son débit de 265 000, mais i l y avait encore mieux ! - Encore une fois , l ' importance de la classi­f icat ion des ponts est mise en avant . Les notions fondamentales restent l ' " i t inéraire" et le caractère u rbain ou pas de l'ouvrage, mais la fac i l i té de re m p l ac e m e n t po u r l e s ouvrages devrait aussi être prise en compte, de plus en p lus , par les décideurs publ ics - I l faut b ien sûr une sécur ité p lus impor­tan te p o u r l e s p o n ts u rbain s , p o u r des raisons socio-économiques mais aussi pour la protection des vies. On a été encore une fois chanceux, puisque l'événement à eu l ieu à 4 h e u res d u mati n , s inon le nom bre de victi mes dû à l'effondrement de ponts aurait été autrement p lus important. Chacun essaie de parer à cela su ivant sa propre sensibi l ité : I 'Eu rocode 8 par l' i ntroduct ion d'un "facteu r d ' i m p o r t a n c e " p o u van t atte i n d re 1 ,3 , l a p rat i q u e f r a n ç a i s e par u n e accé l é rat i o n complémentaire de 0 .05 g dont on peut se poser la question s i c'est suffisant. En tout cas, le débat reste ouvert. - Tout en étant les ouvrages les mieux résis­tants au séisme puisque d'une qual ité concep­t u e l l e et const ruct ive natu re l l e , les ponts

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gardent une certaine fragi l ité pour résister aux événements sismiques dont l' intensité dépas­serait la valeur nominale de dimensionnement. Un bâtiment bien conçu dispose en effet d'une hyperstaticité assurant des reports de charge et des adaptat ions poss ib les , en cas d'un dépassement du n iveau s ismique de d imen­sionnement certes, mais auss i dans des cas où pour des raisons diverses (mauvaise qual ité constructive locale ou mauvaise appréciation locale des effets du séisme) un élément impor­tant cède. Un pont en général est dépourvu de cela. I l me semble qu'une réflexion autour de ce thème prend toute sa place. Mais elle ne concerne pas que les ponts. - Plus concrètement , en ce qui concerne le d e s i gn d ' u n p o n t p r o p re m e n t d i t , i l fa u t ins ister sur l 'inf luence néfaste de c e qu i peut être cause de couplage et de fonctionnement " impur" de l 'ouvrage sous séisme. Les b ia is importants, ainsi que toute autres cause d'ir­rég u lar i té et de d i ssymétr ie devra ient être évités dans la mesure du possib le . En tout cas des dispositions adéquates doivent être pri ses en conséquence s i de tels "facteu rs aggravants" ne peuvent être é l im inés dans la conception - Enfin , une g rande attention est à porter à l 'analyse de la compat ib i l i té des défo rma­t i o n s ent re les p i l e s et les c u l é e s , o u à défaut, au cho ix d'un mécan isme pu r pour a s s u r e r la r é s i s t a n c e de l 'o u v ra g e au s é i s m e . La n o t i o n d e "co h é re n c e " , i d é e nouvel lement i ntrodu ite dans notre projet d e norme s u r les ponts prend toute s o n impor­tance puisqu'e l le impose, certes après coup - mais i l vaut mieux tard que jamais - un ré­examen de l 'homogénéité de l 'ensemble des hypothèses et de leur compat ib i l ité avec le schéma d'équ i l i bre envisagé au départ

En tout cas les ponts de Fai rfax et Venice­C i e nega sont là p o u r rappe l e r q u ' i l n 'est jamais bon de ne pas départager le rô le des pi les et des cu lées pou r savo i r que l le partie soutient l'autre et su rtout que l le partie r isque d'entraîner l'autre.

Aménagement et Nature no 112

QUELQUES LEÇONS À TIRER

- L e s va l e u rs d e s accé l é rat i o n s e t d e vitesses indu ites par l e séisme d e Northr idge ont dépassé largement les prévis ions pour u n e magn i tude équ ivalente , mais ce la n 'a pas e ntraîn é de désastre au n i veau d e s c o n s t r u c t i o n s q u i b é n é f i c i e n t d é j à d 'u n n iveau de q ual ité convenable. Cela démontre que les valeurs des coefficients de compor­tement pris en compte dans l'ensemble des codes sont auss'i p l u tôt conservat ives . En fa i t , peu des bât i m e nts q u e n o u s avo n s v is ités résisteraient à l 'épreuve redoutable d ' u n e a n a l y se d e c o m p o r t e m e n t par l e calcu l . Ma is l a réal i té et l à pour mettre e n évidence l e côté conservatif d e nos calcu ls

C e s c o n statat i o n s a m è n e r o n t l e s Amér ica ins à réviser très probablement , et en hausse, à la fois les valeu rs des accé léra­t ions nom i na les et les va leu rs des coeff i ­c ie nts de comporteme nts pr is en compte . M a i s c e l a s u p p o s e ra déjà une p r i s e e n cons idérat ion très f i ne d e la "qua l i té " des ouvrages pour pouvo i r quant i f ier sans trop de r isque les valeurs de "q" .

I l faut enf in s ignaler que les valeu rs des accé lé rations ont été t rès fortes ma is q u e par contre, l a durée du séisme a été faib le . C e l a re l at i v i se certes l ' im por tance d e l a valeur maximale d e l'accé lération , mais je ne pense pas que cela suffise à expl iquer seul le bon comportement des ouvrages. En tout cas des analyses qu i sont déjà entrepr ises par les éq u i pes Amér icaines nous éc la i re ­rons sur ces sujets d'ici peu . - Le bon fonct i o n n e m e n t des o u v rages sous l 'effet de sé isme su ppose ce r tes un n iveau convenable de conception , d'étude et de réalisation mais i l faudra qu'on arrive u n jour à quantif ier l'effet bénéfique de l 'hyper­stat ic i té v is -à-v is de l 'act ion s i s m i q u e q u i garantit l a sécu rité en cas d e dépassement du séisme de d imension nement d'une part, e t de f a i b l e s s e i m p r é v u e d ' u n é l é m e n t porteur pr incipal d'autre part.

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- Enfi n , concernant les construct ions mal fa i tes , on en a vu q u e lques u nes d e déjà e f fo n d ré e s m a i s on v o i t t o u j o u rs des constructions analogues qu i pa r u n coup de mag ie sont toujours debout, mais qu i seront les v icti mes toutes désignées d'u n prochain sé isme

U n e p o l i t i q u e de r e c e n s e m e n t des d a n g e rs d e v i e n t p l u s q u 'u rg e n t e e n vue d 'év i t e r les catastro p h e s à ve n i r'. I l vaut m i e u x p ré ve n i r q u e g u é r i r . M a i s les techn ic iens ne peuvent qu 'att i rer l 'attention . La déc i s i on appart i en t b ien sûr à l a pu is­sance pub l ique .

Après le sé isme de Loma Prieta en 1 989 q u i causa des dégâts spectac u l a i res aux grands ponts San Franciscai ns , CALTRANS ( les Ponts & Chaussées Cal i forn iens) estima qu'un programme budgétai re de 300 m i l l ions de d o l la rs par an était nécessa i re pour la remise à n iveau s ismique des ponts cal ifor­n iens . Mais seu l 1 /3 de cette somme fût réel ­lement consacré au confortement des ponts. Or l ' u t i l i s at i o n du b u d g e t c o m p l e t au rait certes coûté l a s o m m e d e 1 . 5 m i l l i a rd de do l lars depuis 5 ans, mais cela au rait permis d'éco nom iser une part ie appréciabie de la somme de 40 m i l l i ards de do l lars qu i corres­pond , d'après les dern ières esti mations , au c o û t d i r e c t d e s d é g âts c a u s é s pa r Northr idge.

Une réflex ion de fond devient nécessaire d'autant p lus que le devo i r de la protection des v ies sem ble a l l e r dans le m ê m e sens que l 'i nté rêt économique même s'i l est vrai que cet i ntérêt ne se fait sent i r qu 'avec un certai n décalage dans le temps.

Darius AMI R-MAZAH ERI I ngénieur Civi l des Ponts & Chaussées

Directeur à SEEE, Membre du Conseil et d u Bureau Exécutif de l'Association

Française du Génie Parasismique (AFPS)